חקר הגנטיקה התקדם במהירות בעשורים האחרונים. לדוגמה, רק לפני כמה חודשים הודיעו על הריצוף השלם ללא פערים הראשון של הגנום האנושי. עכשיו החוקרים התקדמו שוב ויצרו את המפה התפקודית המקיפה הראשונה של גנים המבוטאים בתאים אנושיים
מדענים הפעילו את כלי הריצוף ברמת התא הבודד Perturb-seq על כל הגנים המבוטאים בגנום האנושי, וקישרו כל אחד מהם לתפקידו בתא.
חקר הגנטיקה התקדם במהירות בעשורים האחרונים. לדוגמה, רק לפני כמה חודשים הודיעו על הריצוף השלם ללא פערים הראשון של הגנום האנושי. עכשיו החוקרים התקדמו שוב ויצרו את המפה התפקודית המקיפה הראשונה של גנים המבוטאים בתאים אנושיים.
פרויקט הגנום האנושי היה יוזמה שאפתנית לרצף כל חלק של הדנ”א האנושי. בפרויקט שיתפו פעולה מדענים ממכוני מחקר ברחבי העולם, ביניהם מכון ווייטהד למחקר ביו-רפואי של MIT, והוא הושלם ב- 2003. עכשיו, אחרי יותר משני עשורים, הפרופסור מ-MIT ג’ונתן ווייסמן ועמיתיו התקדמו מעבר לרצף ומציגים את המפה התפקודית המקיפה הראשונה של גנים המבוטאים בתא האנושי. הנתונים מהפרויקט הזה, שפורסמו באינטרנט ב-9 ביוני 2022, בכתב העת Cell, מקשרים כל גן לתפקיד שלו בתא, והם השיא של שנים של שיתוף פעולה בשיטה לריצוף ברמת התא הבודד Perturb-seq.
הנתונים זמינים לשימושם של מדענים אחרים. “זה משאב גדול באופן שבו הגנום האנושי הוא משאב גדול, אפשר להיכנס לבצע מחקר מבוסס תגליות”, אומר ווייסמן, שהוא גם חבר במכון ווייטהד וחוקר במכון הרפואי האוורד יוז. “במקום להגדיר מראש איזו ביולוגיה הולכים לבחון, יש את המפה הזאת של יחסי גנוטיפ- פנוטיפ ואפשר להיכנס ולחפש בבסיס הנתונים ללא צורך לבצע ניסויים כלשהם”.
החיפוש איפשר לחוקרים להתעמק בשאלות ביולוגיות מגוונות. הם השתמשו בו כדי לחקור את ההשפעה התאית של גנים עם תפקודים לא ידועים, לחקור את התגובה של מיטוכונדריה לעקה ולחפש גנים שגורמים לאובדן או הוספה של כרומוזומים, פנוטיפ שבעבר היה קשה לחקור. “אני חושב שהנתונים האלה יאפשרו ניתוחים מכל מיני סוגים שעוד לא חשבנו עליהם אפילו על ידי אנשים שמגיעים מחלקים אחרים של הביולוגיה”, אומר טום נורמן, מחבר שותף בכיר של המאמר.
הפרויקט מנצל את גישת ה-Perturb-seq המאפשרת לעקוב אחרי ההשפעה של הדלקה וכיבוי של גנים עם עומק ללא תקדים. שיטה זאת פורסמה לראשונה ב-2016 על ידי קבוצת מדענים שכללה את ווייסמן והפרופסור מ-MIT אביב רגב, אבל אפשר היה להשתמש בה רק על קבוצות קטנות של גנים ובהוצאה גדולה.
מפת ה-Perturb-seq המסיבית התאפשרה על ידי עבודת יסוד של ג’וזף רפלוגל, סטודנט MD-PhD במעבדה של ווייסמן ומחבר ראשון משותף של המאמר הנוכחי. רפלוגל יחד עם אחרים וקבוצה ב-10x Genomics התחילו ליצור גרסה חדשה של Perturb-seq שאפשר להגדיל. החוקרים פרסמו מאמר הוכחת רעיון ב-Nature Biotechnology ב-2020.
שיטת Perturb-seq משתמשת בעריכת גנומים CRISPR-Cas9 כדי להכניס שינויים גנטיים בתאים, ואז משתמשת בריצוף RNA ברמת התא הבודד כדי ללכוד מידע על ה-RNAs שמבוטאים כתוצאה משינוי גנטי נתון. היות ש-RNAs שולטים בכל ההיבטים של אופן ההתנהגות של תאים, השיטה הזאת יכולה לעזור לפענח את ההשפעות התאיות הרבות של שינויים גנטיים.
מאז מאמר הוכחת הרעיון הראשון שלהם, ווייסמן, רגב ואחרים השתמשו בשיטת הריצוף הזאת בקנה מידה קטן יותר. לדוגמה, החוקרים השתמשו ב-Perturb-seq ב-2021 כדי לחקור את אופן האינטראקציה בין גנים של בני אדם ונגיפים במהלך הדבקה ב-HCMV, נגיף הרפס נפוץ.
עוד בנושא באתר הידען:
