כנרת קרן

כנרת קרן (נולדה ב-5 בספטמבר 1972) היא פרופסור לביופיזיקה ולמכניקה סטטיסטית מחוץ לשיווי משקל בטכניון, מדענית ישראלית החוקרת ביופיזיקה של התא. בשנת 2004 צורפה קרן לרשימת TR-100 – רשימת "100 הממציאים הצעירים המובילים בעולם" של כתב העת Technology Review של המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT). בשנת 2010 זכתה בפרס קריל למצוינות במחקר מדעי של קרן וולף, ובשנת 2011 זכתה בפרס החוקר הצעיר של האגודה האירופית לביופיזיקה (EBSA).

ביוגרפיה

ילדותה ומשפחתה 
כנרת קרן נולדה בשם כנרת לינדנשטראוס בשנת 1972 בירושלים, בת ליורם לינדנשטראוס, מתמטיקאי, פרופסור במכון איינשטיין למתמטיקה באוניברסיטה העברית בירושלים, ולנעמי לינדנשטראוס לבית זלינגר, דוקטור למדעי המחשב באוניברסיטה העברית.

אחותה של כנרת היא איילת לינדנשטראוס לרסן, פרופסור למתמטיקה באוניברסיטת אינדיאנה; אחיה, אילון לינדנשטראוס הוא פרופסור למתמטיקה באוניברסיטת פרינסטון ובאוניברסיטה העברית, חתן מדליית פילדס לשנת 2010; אחות נוספת של כנרת, גליה לינדנשטראוס, היא דוקטור ליחסים בינלאומיים. בן דוד של אביה, מיכה לינדנשטראוס היה מבקר המדינה.

כנרת קרן מתגוררת בחיפה, נשואה, ואם לשלושה ילדים.

באקדמיה 
בשנת 1996 קיבלה תואר ראשון בפיזיקה ובמתמטיקה (בהצטיינות יתרה) מהאוניברסיטה העברית. ב-1998 קיבלה תואר שני בפיזיקה תאורטית ממכון ויצמן למדע, שם קיבלה את פרס ההצטיינות הלימודית של המכון. בשנת 2003 קיבלה תואר דוקטור בביופיזיקה ניסיונית מהטכניון, ובהנחייתם של פרופסור ארז בראון ופרופסור אורי סיון מהפקולטה לפיזיקה. בפברואר 2008 השלימה פוסט דוקטורט במחלקה לביוכימיה באוניברסיטת סטנפורד. 

משמשת כפרופסור לביופיזיקה ולמכניקה סטטיסטית מחוץ לשיווי משקל בטכניון.

בשנת 2004 נבחרה לרשימת 100 הממציאים הצעירים הבולטים בעולם של כתב העת Technology Review של המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT). זכתה בפרס קריל בפיזיקה לשנת 2010.

הייתה חברה מעת הקמתה בוועדת ארנון, אשר הוקמה במטרה לייעץ למל"ג ולות"ת בעניין ייצוג וקידום נשים במוסדות להשכלה גבוהה.

תחומי המחקר של פרופסור כנרת קרן הם ביופיזיקה, התארגנות עצמית ביולוגית, תנועת תאים המבוססת על אקטין ותאים מלאכותיים.

מחקרה עוסק בתחום המשלב פיזיקה וביולוגיה. מחקריה עוסקים בעיקר בהיבטים הביופיזיקליים של ארגון עצמי ושינוי ויצירת דפוסים בביולוגיה, ובפיתוח מודלים של מערכות ביולוגיות. במעבדתה, המחקר מתמקד בשלוש דרכי מחקר עיקריות, לחקירת ההתמיינות העצמית של האקטין, חלבון בעל תפקיד מרכזי בשלד התא.
 ראשית, מחקר המתעסק בניצול המודל הביולוגי הטבעי של תנועת החלבון אקטין, בשביל לנסות לגלות פיסות מידע על המכניקה של תנועת תאים.
 שנית, מחקר העוסק בבעלי חיים רב תאיים, בהתמקדות בתפקיד האקטין במשך תהליך ההתחדשות של ההידרה.
 ולבסוף, המחקר השלישי עוסק בפיתוח תאים מלאכותיים, על מנת לחדש את תנועת האקטין בהם באופן מלאכותי בסביבה מבוקרת.

מחקר על יכולת ההידרה לגדל חלקי גוף חסרים

ההידרה 
ההידרה היא טורף זעיר. היא חיה במים מתוקים, ולוכדת את הטרף שלה בעזרת זרועות סביב פיה. כבר מאות שנים שההידרה מעניינת את החוקרים בעולם המדע עקב יכולתה להתחדש ליצור שלם מפיסות של רקמות או תאים. עד מחקר זה, יכולת מיוחדת זו של ההידרה הוסברה בכך שאותות כימיים נותנים לרקמה רמזים מספיקים היכן עליה להצמיח את האיברים החסרים לה. המחקר החדש שנערך בפקולטה לפיזיקה בטכניון על ידי פרופ' כנרת קרן, ושותפיה: פרופ' ארז בראון ותלמידי המחקר אנטון ליבשיץ, ליטל שני-זרביב ויונית מרודס-זקס, מקשר את יכולת ההתחדשות לכדי יצור רקמות חדשות מפיסות של תאים (רגנרציה) של ההידרה ל"זיכרון מכני מבני" הקיים בתאי גופה.

חידושים במחקר 
החידוש העיקרי במחקר זה, הוא הזיכרון המכני-מבני, שגילויו שם דגש על מידת הצורך של התהליכים המכניים בתהליך הרגנרציה. זיכרון זה, שעוזר להידרה להתחדש ליצור שלם, הוא דפוס של כוח מכני שקיים בסיבי חלבון דקים שמשמשים כשלד התאי. כשחלק מרקמה כלשהי נקטע מגופה של ההידרה, השלד של הרקמה שנקטעה נשאר ושורד, ויודע לסדר את התאים בצורה שתתאים על מנת לייצר צורת מבנה גוף של הידרה בוגרת.

מהלך המחקר 
מהלך המחקר מתבסס על דרך הפעולה של ההידרה: חתיכת רקמה שנקטעת מההידרה מתקפלת תחילה למין כדור קטן. סיבי החלבון מתעוותים, ומאולצים למצוא איזון בין שימור השלד הישן ובין התאמה לצורה החדשה. על סמך התבנית שאצורה בשלד, חלקי הגוף מתפתחים להידרה שלמה: הרקמה הכדורית הופכת לגליל ומצמיחה פה שסביבו זרועות.

פרופ' קרן ושותפיה למחקר מצאו שהפרעה בכוונה תחילה במבנה השלד מספיקה על מנת לשבש את התהליך ואת יצירת ההידרה המתחדשת בצורה בו היא צריכה להיבנות. באחד הניסויים, החוקרים חתכו רקמה להידרה בוגרת לטבעות. לאחר שהטבעות התקפלו כאמור לכדור, הרקמה כללה מספר אזורים שונים של סיבים המסודרים בכיוונים שונים בגלל האילוץ הגאומטרי של הקיפול. כתוצאה מכך, נוצרה הידרה דו-ראשית. אך, כאשר החוקרים גרמו לטבעות הרקמה להישאר מעוגנות בעזרת חיבור חוטי מתכת, התפתחה הידרה חד-ראשית. המסקנה מניסוי זה, היא שהתגובה המכנית שקיימת ברקמה מעודדת היווצרות סדר בהידרה כאשר היא מתפתחת.

חשיבות המחקר לאנושות 
הידרות הן יצורים פשוטים יחסית לרוב היצורים הדומים להם במערכת החי. אבל בכל זאת, בדפוס הבסיסי של סיבי שלד אשר מסודרים בצורות שונות ניתן להבחין גם ברקמות בגוף האדם: שרירים, לב, מעיים, שיער או עור. עקב העובדה שמנגנונים דומים פועלים גם בתהליכי הגדילה של יצורים רבים משלב העובר ועד לחיה הבוגרת, הבנה מעמיקה של תהליכי ההתחדשות בהידרה עשויה לעזור בהבנה של המנגנונים המכניים והאותות הביוכימיים, שמשתתפים בתהליכי ההתפתחות הביולוגית.

פיתוח מכשיר טיפולי בגודל של תא 
מענק מחקר – 900 אלף יורו מטעם האיחוד האירופי.

מטרת המחקר לפתח שחיין מהונדס, אשר יורכב מקרום שומני דקיק העוטף טיפת מים, ומכיל חלבונים הדרושים לקיומו ולתנועתו. גודלו יהיה כ־10 מיקרון — גודלו של תא טבעי. דרך התנועה שנחקרת מתבססת על סוג של מנוע ביולוגי העשוי מחלבונים, אשר גורמים לחומרים כימיים להפוך לאנרגיה מכנית. המטרה היא להשתמש באנרגיה כימית על מנת לגרום לתנועה, כיום אין מנוע שמתבסס על חומרים כימיים.

על פי כנרת קרן, ידוע כבר הרבה מאוד על החומרים שישמשו יחד להנעת התא. לדבריה, לא הצליחו עדיין להבין כיצד כל החלקים הללו פועלים כמכלול, ואיך יהיה אפשר להתערב בפעולה שלהם, ולשלוט בתנועה. בנקודה זו בעיקר מתמקדים ארבעת המדענים שחוקרים יחד איתה. הם מתבוננים, מנתחים סרטים מיקרוסקופיים על מנת לבדוק את תנועת מערכת התא, ומשווים למודלים במערכות ממוחשבות.

תא מלאכותי יוכל לשמש לאריזת תרופות, ולטיפל במחלות באופן מכוון מטרה ומדויק מפעם.

ציון שמה ברשימת "100 הממציאים הצעירים המובילים בעולם" של MIT 
זכייתה של קרן מתבססת על כיוון המחקר החדיש והשונה שלה בתחום האלקטרוניקה. כלומר, שיטה חדשה בה ניתן, באמצעות מולקולות כגון פחמן לבנות מעגלים חשמליים חדישים. בעוד שחוקרים אחרים מנסים לפתח טרנזיסטורים מתוך צינורות מוליכים למחצה, קרן החליטה לנסות לשנות את התהליך של הרכבת טרנזיסטורים כאלה. השיטה שלה, הייתה לחבר חתיכות משלימות של DNA לננו-צינור ולסיליקון. עקב העובדה שחלקי ה-DNA נקשרים זה לזה מטבעם, הם עשו את העבודה של הרכבת הצינור והסיליקון ויצירת הטרנזיסטור, באופן יעיל ומהיר יותר. על אף שהניסוי של קרן נותר אז כמתאים רק למעבדה, הוא בסופו של דבר יכול לעזור לפתח שיטות חדשות לייצר באופן יעיל מעגלים חשמליים שבהם כל טרנזיסטור הוא מולקולה בודדת.

פרסומים
קרן פרסמה מאמרים רבים, ביניהם: Keren, K., Krueger, M., Gilad, R., Ben-Yoseph, G., Sivan, U., & Braun, E. (2002). Sequence-specific molecular lithography on single DNA molecules. Science, 297(5578), 72-75.
 Keren, K., Berman, R. S., Buchstab, E., Sivan, U., & Braun, E. (2003). DNA-templated carbon nanotube field-effect transistor. Science, 302(5649), 1380-1382.
 Keren, K., Pincus, Z., Allen, G. M., Barnhart, E. L., Marriott, G., Mogilner, A., & Theriot, J. A. (2008). Mechanism of shape determination in motile cells. Nature, 453(7194), 475-480.
 Keren, K., Yam, P. T., Kinkhabwala, A., Mogilner, A., & Theriot, J. A. (2009). Intracellular fluid flow in rapidly moving cells. Nature cell biology, 11(10), 1219-1224.
 Keren, K. (2011). Cell motility: the integrating role of the plasma membrane. European Biophysics Journal, 40(9), 1013-1027.
 Livshits, A., Shani-Zerbib, L., Maroudas-Sacks, Y., Braun, E., & Keren, K. (2017). Structural Inheritance of the Actin Cytoskeletal Organization Determines the Body Axis in Regenerating Hydra. Cell Reports, 18(6), 1410-1421.

פרסים 
 1998 – פרס הצטיינות של מכון ויצמן למדע.
 2000 – פרס מלגת הצטיינות של הצ'ארלס קלור למצוינות אקדמית.
 2003 – מלגת קרן רוטשילד לפוסט-דוקטורט.
 2004 – שמה הופיע ברשימת 100 החוקרים והממציאים הצעירים המובילים במדע וטכנולוגיה בעולם (TR100), על ידי מגזין הטכנולוגיה של MIT.
 2005–2007 – מלגת קרן דיימון ראניון לחקר הסרטן, לפוסט-דוקטורט.
 2008 – מלגת אלון לחוקרים צעירים מצטיינים.
 2010 – פרס קריל למצוינות במחקר מדעי בפיזיקה של קרן וולף
 2011 – פרס החוקרת הצעירה של הארגון האירופי לביופיזיקה (EBSA).

לקריאה נוספת	
 שי חורב, "כנרת קרן", בלקסיקון החיפאים אישים ודמויות בחיפה, דוכיפת הוצאה לאור, עמ' 327, 2018.

קישורים חיצוניים

 כנרת קרן, באתר הטכניון

 Curriculum Vitae Kinneret Keren, European Biophysical Societies' Association
 
 
  – תקציר לקראת סמינר שהעבירה קרן באוניברסיטה העברית

הערות שוליים

בוגרות האוניברסיטה העברית בירושלים
בוגרי האוניברסיטה העברית בירושלים
בוגרי מכון ויצמן למדע
בעלות תואר דוקטור מהטכניון - מכון טכנולוגי לישראל
בעלי תואר דוקטור מהטכניון - מכון טכנולוגי לישראל
ממציאות ישראליות
ממציאים יהודים
זוכי פרס קריל
זוכות פרס קריל
סגל הטכניון: פיזיקה
ביופיזיקאיות ישראליות
ישראליות שנולדו ב-1972
ישראלים שנולדו ב-1972
מדענים ישראלים