בניסוי בברקלי הראו חוקרים כיצד מנורת חשמל פשוטה יכולה להפעיל גן של שמרים. חוקרים מקווים שהטכנולוגיה החדשה תאפשר לבודד השפעה של גן יחיד גם בחרקים וחיות
ינאי עופרן
עורכי עיתונים אוהבים ידיעות המתחילות במשפט “התגלה הגן האחראי ל…”, אבל הגנטיקאים מתקשים לספק אותן. בכל תא פועלים בכל רגע אלפי גנים שונים, וכמעט בלתי אפשרי לבודד את ההשפעה של אחד מהם. טכנולוגיה המפותחת בימים אלה באוניברסיטת ברקלי שבקליפורניה עשויה להפוך את המשימה הזאת לפשוטה יותר. כל שיידרש הוא לכוון מנורה אל התא: בלחיצת כפתור יהיה אפשר להפעיל גן בודד או להשבית אותו מפעולה.
כשאומרים “תנאי מעבדה”, מתכוונים בדרך כלל לאפשרות לבודד את השפעתו של גורם אחד על המערכת. אבל כשמדובר בגנים זה לפעמים בלתי אפשרי. גם אם מגדלים תאים בצלחת במעבדה, כשהטמפרטורה והמזון מווסתים בדייקנות, קשה לשלוט בגן בודד. גנים פועלים ברשתות סבוכות ולכן כל שינוי סביבתי משפיע על כמה גנים בבת אחת. כבר שנים חוקרים מנסים לפתח שיטות שיאפשרו להם להגיע ישירות אל גן מסוים ולהדליק או לכבות רק אותו.
שיטה אחת שפותחה בשנים האחרונות היא שיטת הנוק-אאוט – סילוק של גן מתוך הגנום. ביוכימיה אגרסיווית מאפשרת לחוקרים לייצר זן חדש של חיידקים, צמחים, או חיות, שחסר להם גן מסוים. אבל השיטה הזאת יכולה להיות יקרה מאוד, היא דורשת הרבה זמן, ומעל לכל – היא לא תמיד יעילה. לפעמים אחרי עשרות ניסויים החוקרים מגלים שהעוברים חסרי הגן אינם מצליחים להתפתח. אפשר להסיק מניסוי כזה שהגן החסר הכרחי להתפתחות תקינה, אבל קשה לדעת מהו בדיוק תפקידו.
ביולוגים המשיכו לחלום על שיטה דרסטית פחות. כל השיטות שהוצעו בשנים האחרונות לוקות בחסר – רובן יקרות מאוד, מקצתן פוגעות בהרבה מערכות תאיות ולא רק בגן אחד, וכולן דורשות הרבה עבודה וזמן. צוות של ביולוגים מולקולריים וחוקרי צמחים מאוניברסיטת ברקלי ניסה לגייס למשימה את המנגנונים שבהם משתמש התא עצמו כדי להפעיל גנים בודדים. לכל גן יש מנגנון הפעלה – חלבון שיכול להיקשר אליו ולהפעיל אותו. הצוות חיפש דרך לשלוט במנגנון הזה.
את הרעיון הם שאלו מצמחים. צמחים משתמשים באור כדי לייצר סוכר. כשאור חודר לתא הצמח הוא אמור להפעיל את הגנים המייצרים סוכר. הוא עושה זאת באמצעות מנגנוני הפעלה הרגישים לאור. המנגנונים האלה הם בעצם מולקולת חלבון בעלת שתי זרועות. זרוע אחת היא חיישן שרגיש לאור והזרוע השנייה היא מנגנון הפעלה של גן. כאשר החיישן קולט אור הוא מפעיל את מנגנון ההפעלה, וזה מפעיל את הגן.
הרעיון של החוקרים מברקלי היה פשוט: לפרק את שתי הזרועות ולהצמיד את החיישן הרגיש לאור למנגנון הפעלה של גן אחר. כך נוצרת מולקולה חדשה. אם רוצים לחקור גן מסוים באדם, בצמח או בחיידק, צריך רק לאתר את מנגנון ההפעלה שלו ולחבר אליו את חיישן האור. אם אור יחדור לתא, הוא יפגע בחיישן, שיפעיל את מנגנון ההפעלה – ובעקבות זאת את הגן.
במאמר שיפורסם בקרוב בכתב העת “”Nature Biotechnology החוקרים מדווחים על הצלחות ראשונות של הטכנולוגיה. כדי להראות שהשיטה פועלת, הם הצמידו את חיישן האור למנגנון ההפעלה של גן הגורם לשמרים לייצר צבע כחול. הם כיוונו מנורה אל השמרים ובתוך שניות ספורות החלה מושבת השמרים להיצבע בכחול. באותה קלות הצליחו גם לכבות את הגן. פרופ' פיטר קוויל, שהשתתף במחקר, טוען שהשיטה יכולה לעבוד לא רק בשמרים אלא גם בחרקים ובחיות. אם הוא צודק, זו תהיה פריצת דרך משמעותית שתאפשר לחוקרים להדליק ולכבות גנים בודדים בעזרת מנורות חשמל פשוטות.
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~312079403~~~27&SiteName=hayadan
