חוקרים בנו מודלים תאיים של מחלות גנטיות כגון תסמונת איקס שביר ומצאו את המנגנון שגורם להן
תאי גזע פלוריפוטנטיים (“רבי יכולת”) הם תאים שיכולים להתמיין לכל תא בגוף, ולכן יש להם פוטנציאל לחדש ולרפא רקמות ואיברים שנפגעו (רפואה רגנרטיבית/ מחדשת).
מה השאלה? כיצד בונים מודלים של מחלות כדי לפתח דרכים לריפוין?
פרופ’ ערן משורר מהמחלקה לגנטיקה וממרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח (ELSC) ופרופ’ נסים בנבניסטי מהמחלקה לגנטיקה באוניברסיטה העברית, פרופ’ שולמית לבנברג מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון ופרופ’ אוהד בירק מהפקולטה למדעי הבריאות באוניברסיטת בן גוריון ומהמכון לגנטיקה של האדם במרכז הרפואי סורוקה מפתחים מודלים של מחלות גנטיות ומוחיות, המבוססים על תאי גזע פלוריפוטנטיים, כדי להבין את מנגנוניהן ולגלות דרכים לריפוין. “לרוב קשה להבין מה מתרחש במוחם של החולים במחלות הללו וגם אם בוחנים זאת בעכברים קשה להשליך מכך על בני אדם. לכן אנחנו בונים מודלים של תאים אנושיים שבהם אנו ממדלים את המחלות בצלחת. כך אנחנו יכולים ללמוד רבות על הפתולוגיה שלהן (בין השאר על ביטוי הגנים והחלבונים שבהן) ולבחון חומרים שמפחיתים או מרפאים אותן”, מסביר פרופ’ משורר.
במחקרם האחרון, שזכה במענק מהקרן הלאומת למדע, בנו החוקרים מודלים תאיים של מחלות גנטיות כגון תסמונת איקס שביר והנטינגטון. תסמונת איקס שביר היא הסיבה התורשתית השכיחה ביותר ללקות שכלית התפתחותית ולאוטיזם. היא נגרמת ממוטציה בגןFMR1 (Fragile X Mental (Retardation בכרומוזום Xשגורמת להשתקתו. באופן תקין גן זה מקודד ל- FMRP– חלבון חיוני להתפתחות המוח. הנטינגטון היא מחלה נוירולוגית שמאופיינת בהפרעות מוטוריות (תנועות בלתי רצוניות טורדניות שעלולות להוביל לחוסר יציבות, נפילות וחבלות), קוגניטיביות (כגון ירידה בזיכרון ובריכוז) ופסיכיאטריות (כגון דיכאון קשה ופסיכוזה). היא נגרמת ממוטציה בגן שאחראי על קידוד (ייצור) חלבון בשם הנטינגטין – בעל תפקיד חשוב בפעילות תאי המוח והכרחי לחילוף החומרים שבהם, להתפתחותם ולתקשורת ביניהם.
לצורך בניית המודלים של המחלות הפיקו החוקרים תאי גזע פלוריפוטנטיים מדגימות עור שנלקחו מהחולים, תכנתו אותם מחדש (תהליך השריה מלאכותית שבו מבטאים תוכנית גנטית מסוימת) וכך יכלו להפוך אותם לכל סוג תא שרצו. במקרה הזה החליטו ליצור מהם תאי עצב (נוירונים) ומוחונים (גרסאות ממוזערות של המוח שמכילות סוגי נוירונים רבים). כך יצרו מודלים של המחלות. במקביל בודדו נוירונים מדגימות העור של החולים ותיקנו את המוטציה שבהם באמצעות טכנולוגיית העריכה הגנטית קריספר. כך יצרו שתי מערכות בעלות רקע גנטי דומה – של נוירונים חולים (עם מוטציה) ובריאים (ללא מוטציה) – ויכלו להשוות ביניהן.
בדרך זו יצרו בין השאר מודל אותנטי לתסמונת האיקס השביר, שבו המוטציה גורמת להכפלות של נוקלאוטידים שמרכיבים את הדנ”א, ולכן הגן FMR1 עובר מתילציה (היקשרות של קבוצת מתיל למולקולת הדנ”א) וביטויו מושתק. הם סימנו את הגן בשיטות פלואורסצנציה וראו כי בנוירונים החולים לא זהר כיוון שלא התבטא ובנוירונים הבריאים זהר בירוק.
החוקרים מצאו שני חומרים. האחד גורם לדה-מתילציה של החומר הגנטי, והשני פותח את הכרומטין של הגן, ויחדיו הם מבטלים את ההשתקה של הגן וגורמים לביטויו.
בהמשך לכך הפעילו על הנוירונים החולים חומרים שמעוררים את הגן (אשר אותרו בספריות של חומרים המשפיעים על הכרומטין – הדנ”א והחומרים הנלווים אליו – בתא). כך מצאו שני חומרים – האחד גורם לדה-מתילציה של הדנ”א והשני פותח את הכרומטין של הגן ויחדיו הם מבטלים את ההשתקה של הגן וגורמים לביטויו. ניתן היה לראות זאת כאשר הגן סומן בשנית וזרח בירוק. לדברי פרופ’ משורר, “התקווה היא שניתן יהיה לבחון את החומרים הללו בניסויים בחולי התסמונת כדי שיעודדו את ביטוי הגן ויובילו לריפוי”.
בחלק נוסף של המחקר פגעו החוקרים בכל אחד מהגנים בגנום המקודדים לחלבונים (כ-18,000 במספר) באמצעות טכנולוגיית קריספר כדי להבין אילו מהם מעורבים בהשתקה של FMR1 ולזהות חומרים שיפגעו בהם. ניסוי זה עדיין נמשך.
החיים עצמם:
- פרופ׳ נסים בנבניסטי, מנהל מרכז עזריאלי לתאי גזע ומחקר גנטי באוניברסיטה העברית, נשוי, אב לשלושה וסב לשלושה, מתגורר בירושלים.
- פרופ’ ערן משורר, 52, נשוי + שלושה (22, 20, 13) + חתול וכלבה. מתגורר בנווה אילן. אוהב לרכוב על אופניים, לרוץ, לנגן בגיטרה ולבשל.
- פרופ’ שולמית לבנברג, 53, נשואה + שישה ילדים (27, 26, 24, 20, 17, 14), מתגוררת ביישוב מורשת. אוהבת לקרוא, לטייל בטבע ולרכוב על אופניים (“אבל ממש לא מגיעה לרמה של ערן”).
- פרופ’ אוהד בירק, גנטיקאי, רופא וחוקר. נשוי לפרופ’ רות בירק ואב ליונתן ומיכאל. גר ברחובות ונוסע כל יום לבאר שבע. מנגן בפסנתר ומלחין.
עוד בנושא באתר הידען:
