סיקור מקיף

המטרה: בלימת ההתרבות של יתושי המלריה. האמצעי: עריכה גנטית של כרומוזום Y

החוקרים משתמשים  ב-CRISPR. כדי להחדיר לכרומוזום ה-Y של היתושים מקטע גנטי הגורם למוטציה בכרומוזום X שלצידו, במהלך יצירת תאי הזרע. כתוצאה מכך בוקעים רק יתושים זכרים

יתוש האנופלס, המעביר של מחלת המלריה.  <a href="https://depositphotos.com. ">איור: depositphotos.com</a>
יתוש האנופלס, המעביר של מחלת המלריה. איור: depositphotos.com

המלריה או קדחת הביצות  עדיין משתוללת היום, בעיקר במדינות חמות ועניות באפריקה ובדרום מזרח אסיה. המחלה שבה נדבקים כל שנה כ-200 מיליון בני אדם וכ-400 אלף מתוכם מתים רובם מתחת לגיל חמש. במעבדתו של ד"ר פפתאנוס פיליפוס מהמחלקה לאנטומולוגיה  בפקולטה לחקלאות של האוניברסיטה העברית, משתמשים בטכנולוגיית CRISPR כדי לערוך  את הגנום של אוכלוסיות יתושי האנופלס ובכך להכחיד אוכלוסיות יתושים המעבירים את המחלה.

מה השאלה?

כיצד אפשר לפגוע ביתושות המעבירות את טפילי המלריה, באמצעות מוטציה בגנום של היתושים הזכרים?

מחלת המלריה נגרמת על ידי טפיל המכונה פלסמודיום, שמחזור חייו כולל הדבקה של יתושות ממספר מיני אנופלס, שהנפוץ שבהם הוא   Anopheles gambiae הגורם לתחלואה במזרח אפריקה. נקבת היתוש ניזונה מדם של מאחסן אותו היא עוקצת, ותוך כדי כך היא מעבירה את הטפילים החד תאיים למחזור הדם האנושי, שם הם פוגעים בתאי דם אדומים וגורמים לאנמיה. הזכרים אגב, אינם ניזונים מדם ולכן אינם מהווים סכנה אפידמיולוגית. הפתרון חייב לכלול איפוא התערבות במחזור החיים של הטפיל.

למחלת המלריה אין עדיין חיסון, ואף לתרופות הקיימות שניתנות  לנוסעים לאיזורים  מוכי מלריה, יש תופעות לוואי. יתרה מכך, היתושים הנושאים את הטפיל מפתחים עמידות בפני התרופות הקיימות. שימוש בדי-די-טי לצורכי הדברה, שהיה מקובל בשנות ה-40, אינו חוקי כיום בשל העובדה שמלבד זחלי היתושים הוא מחסל כל חי וצומח באיזור.

ב-20 השנים האחרונות עלה פתרון נוסף: שחרורם לטבע של זכרים עקרים שיזדווגו עם הנקבות ובעצם יגרמו להפחתה משמעותית בדור ההמשך. זו שיטה יקרה, משום שצריך לחזור על השחרור מעת לעת, כדי להתחרות עם היתושים הזכרים הפוריים הקיימים בטבע. בנוסף, צריך לשחרר פי 100 יותר יתושים מאשר היתושים שמצויים באופן טבעי באותו בית גידול. וזאת, בנוסף ליתושים מביצות סמוכות שיכולים לחדור לבית הגידול.

למעבדה לגנטיקה של חרקים בראשותו של ד"ר פפתאנוס פיליפוס, מרצה בכיר  להנדסה ביולוגית של חרקים בפקולטה לחקלאות, מזון וסביבה של האוניברסיטה העברית ברחובות יש פתרון חדשני שאף זכה עבורו למימון מהקרן הלאומית למדע, הגוף המעודד מדע בסיסי בישראל.

כדי להתחרות עם היתושים הזכרים הפוריים הקיימים בטבע, צריך לשחרר פי 100 יותר יתושים מאשר היתושים שמצויים באופן טבעי באותו בית גידול. וזאת, בנוסף ליתושים מביצות סמוכות שיכולים לחדור לבית הגידול.

החוקרים משתמשים  בכלים של עריכה גנטית המבוססת על טכנולוגיית CRISPR. באמצעות שיטה זו מוחדר לכרומוזום ה-Y של היתושים מקטע גנטי הגורם למוטציה בכרומוזום X שלצידו, במהלך יצירת תאי הזרע (ספרמטוגנזה(. פעולה זו אינה פוגעת בצאצאים הזכרים, אך גורמת לתמותת הנקבות, היורשות מאביהן את כרומוזום ה-X המוטגני. שחרור של יתושים זכרים שעברו עריכה גנטית כזאת, צפוי לגרום לדיכוי אוכלוסיית היתושים באזור השחרור עד להכחדה מקומית, מבלי לגרום להכחדת המין כולו.

גולם יתוש

פיתוח שיטת העריכה הגנטית CRISPR זיכה את החוקרות עמנואל שרפנטייה וג'ניפר דאונדה בפרס נובל ברפואה ופיזיולוגיה לשנת 2020. הרעיון להחדיר גנים למקום מדויק בו רוצים שהם ישפיעו בצמח או בבעל החיים התחיל כבר לשנות את פני הרפואה והחקלאות.

"המחקר שלנו מתמקד בפיתוח דרכים לדיכוי ואף להכחדת אוכלוסיות יתושים בשיטות בטוחות לסביבה", אומר ד"ר פיליפוס. "מספר הנקבות הפוריות הוא הגורם אשר קובע את גודל האוכלוסייה ובמקרה של האנופלס הן אלו הגורמות לנזק הבריאותי והכלכלי העצום. במקביל, אנחנו מפתחים טכנולוגיה נוספת שבה  אנחנו משחררים לטבע  יתושים זכרים הנושאים רצף גנטי שצפוי להתפשט לאורך זמן באוכלוסיה ולא תדרוש שחרור מתמיד של יתושים. מכנים זאת דחיפת גנים (Gene Drive) ".

למעשה, ד"ר פיליפוס, תלמידיו ושותפיו למחקר משתמשים בדרך העיקרית שמגדירה את המונח אבולוציה: תהליך השינוי הגנטי באוכלוסייה של אורגניזמים לאורך דורות באמצעות שינויים בתדירות ההופעה של אללים באוכלוסייה.

צוות המחקר

ד"ר פיליפוס אומר שמחקר זה מצוי עדיין בשלב המעבדה. "בשלב ראשון אנחנו מפתחים זכרים עקרים באותה השיטה כדי שנוכל להשוות את השיטה עם השיטות שבהן פועלות המעבדות האחרות העוסקות בכך ברחבי העולם. אבל כדאי לזכור שאף אורגניזם שהונדס באמצעות CRISPR עוד לא שוחרר לטבע". הוא מוסיף כי ייקח עוד זמן רב עד שנגיע לשלב היישומי המלא. במקביל יהיה צורך ליישב את הרגולציה על תחום ההנדסה הגנטית, כדי להבטיח שזנים מהונדסים לא ישתלטו על הסביבה.

ד"ר פפתאנוס פיליפוס. צילום באדיבותו

החיים עצמם:

ד"ר פיליפוס, יווני במוצאו,  למד באימפראל קולג' בלונדון. את הפוסט-דוקטורט עשה בקלטק, קליפורניה, משם עבר לאוניברסיטת פרוג'ה באיטליה, עד שבספו של דבר ב-2018 עבר לישראל, בעקבות אשתו הישראלית, מדענית אף היא שהכיר כאשר שניהם שהו בפוסט-דוקטורט בקלטק. "יש פתגם ביוונית שאומר שאם רואים סירה על ראש הר סימן שאישה הציבה אותה שם". נשים יכולות לעשות הכל.  זו התשובה שהוא עונה למי שתוהה מה עושה חוקר יווני בישראל.

לדבריו הוא בחר דווקא במעבדה לגנטיקה של חרקים בפקולטה לחקלאות כי קסמה לו ההשלכה היישומית העתידית לטובת האנושות. במקביל, הוא חוקר שימושים באותה טכנולוגיה גם כנגד חרקים מזיקים לחקלאות.

למאמר באתר קול המדע

עוד בנושא באתר הידען:

תגיות:

 

דילוג לתוכן