אבחון סרטן חד-מולקולרי

פיתוח ישראלי-גרמני מאפשר זיהוי מדויק של תהליכים הקשורים בהתפתחות סרטן

קבוצת חוקרים מהפקולטה להנדסה ביורפואית פיתחה שיטה חדשנית לאיתור שיבושים במולקולות די-אן-איי, וזאת באמצעות העברתן בננו-חרירים. המחקר, שהתפרסם לאחרונה בכתב העת ACS Nano, מתמקד בגילוי של תת-מתילציה במולקולת הדי-אן-איי – תהליך המעיד במקרים רבים על התפתחות גידולים סרטניים. את המחקר הובילו הדוקטורנטיות טל גלבוע וחן טורפשטיין ממעבדתו של פרופ’ עמית מלר בפקולטה להנדסה ביורפואית בטכניון.

מתילציה היא אחד התהליכים החיוניים בחיי האורגניזם, שכן היא ממלאת תפקיד מרכזי בתהליך הביטוי הגנטי המתרגם את ההנחיות המוצפנות בדי-אן-איי ליצירת חלבונים. שיבושים בתהליך המתילציה עלולים להוביל למחלות שונות ובהן סרטן. שיבושים אלה נובעים מאחד משני תהליכים באזור הפרומוטור, שם מתחיל תהליך התרגום הגנטי: (1) הגברת הביטוי הגנטי של גנים מחוללי סרטן בעקבות ירידה ברמת המתילציה שלהם, או (2) השתקתם של גנים מעכבי-סרטן, כגון p53, בעקבות עלייה ברמת המתילציה. השיטות הקיימות כיום לניטור רמות המתילציה במולקולות די-אן-איי מבוססות על מיצוע (מלשון ממוצע) של המידע המתקבל ממספר רב של מולקולות. זוהי מגבלה משמעותית מאוד משום שגידולים סרטניים מאופיינים בהטרוגניות גבוהה, כלומר בשוני ניכר בין רמות המתילציה של התאים השונים בתוך הגידול (intratumoral heterogeneity).

הטכנולוגיה החדשה מבוססת על העברת מולקולת הדי-אן-איי בתוך ביו-חיישן חרירי (nanopore bio-sensor), ורמות המתילציה ברכיבי המולקולה נמדדות בשתי דרכים במקביל – אופטית וחשמלית. לדברי פרופ’ מלר, “מדובר בשיטה פשוטה ומהירה יחסית לאלטרנטיבות. ההצלבה בין הנתונים המתקבלים בו בזמן – האופטי והחשמלי – מספקת לנו מידע ברמת המולקולה הבודדת, כלומר מידע רלוונטי ויעיל לאבחון של תאים סרטניים. במאמר ב-ACS Nano אנו מציגים למעשה הוכחת היתכנות לטכנולוגיה חדשנית ומקורית שיש לה פוטנציאל רב להתפתח לכדי שימוש קליני שיסייע באבחון סרטן בשלב מוקדם מאוד, וזאת על סמך בדיקה של מולקולות די-אן-איי בודדות.”

המחקר נערך על ידי צוות המחקר של פרופ’ עמית מלר מהפקולטה להנדסה ביורפואית, התכנית הבינתחומית לננו-מדעים ומרכז לוקיי למדעי החיים וההנדסה בטכניון, בשיתוף חוקרים מגרמניה ומאוניברסיטת תל אביב. שיתוף הפעולה בין הטכניון ואוניברסיטת אאכן מבוסס על מענק הזנק במסגרת תכנית המטרייה (Umbrella cooperation), שניתן לפרופ׳ מלר ולפרופ׳ אלמר ווינהולד על ידי משרד המשנה לנשיא הטכניון למחקר. מימון נוסף התקבל מהאיחוד האירופי במסגרת קונסורציום BeyondSeq.

למאמר המלא