פריצת הדרך של 2018 על פי SCIENCE: ריצוף דנ"א של תא יחיד

על מנת לאפשר אפיון של הטרוגניות גנטית באוכלוסיות של תאים סרטניים, חוקרים הצליחו לפתח גישה חדשנית המבוססת על מיקרו-זרימה המאפשרת סריקה דיגיטלית של דנ"א גנומי מוגבר בכמותו הניטל מתוך תאי סרטן פרטניים התחומים בתוך טיפות * הפיתוח הזה נבחר על ידי קוראי אתר האינטרנט של המגזין SCIENCE כפריצת הדרך של 2018

רפואה גנומית משנה את פני הטיפול במחלת הסרטן. צילום: shutterstock
רפואה גנומית משנה את פני הטיפול במחלת הסרטן. צילום: shutterstock

[תרגום מאת ד"ר נחמני משה]

חוקרים הצליחו לפתח גישה חדשנית המבוססת על מיקרו-זרימה המאפשרת סריקה דיגיטלית של דנ"א גנומי מוגבר בכמותו הניטל מתוך תאי סרטן פרטניים התחומים בתוך טיפות. בשלב הבא, הברקודים משמשים לשם הרכבה מחדש של הפרופיל הגנטי של התאים מתוך נתוני ריצוף המתקבלים בטכנולוגיות מדור חדש. בעזרת שימוש בגישה זו, החוקרים ריצפו אוכלוסיות של תאי סרטן הדם משני מטופלים והצליחו לאפיין מצבים פתולוגיים מתוך 16,000 תאים פרטניים. ריצוף זה של תא יחיד מאפשר לאפיין ברמת רגישות גבוהה תאים הכוללים בתוכם מוטציות פתוגניות במהלך נסיגה או התפתחות של סרטן הדם, מוטציות שלא ניתן היה לזהות בשיטות ריצוף קיימות.

גישה מבוססת מדעית לריצוף תא יחיד עושה שימוש בברקודים לזיהוי תאים במטרה לתייג את חומצות הגרעין של תאים פרטניים התחומים בתוך טיפות תחליב. הגם שניתן כיום לבצע בקלות יחסית ריצוף רנ"א של תא יחיד מתוך אלפי תאים בעזרת שיטה זו, ריצוף גנטי של תא יחיד בעזרת מיקרו-נוזלים של טיפה מעולם לא הודגם במסגרת תאים איקריוטיים. זאת בעיקר בשל האתגרים הכרוכים בפירוק יעיל של התאים, שחרור דנ"א גנומי מתוך הכרומטין והגברה יעילה של המידע בנוכחות ריכוזים גבוהים של תמסיס (lysate) גולמי. במסגרת המחקר החדש, המדענים מציגים גישה של מיקרו-זרימה המבוססת על זיהוי תאים בעזרת ברקודים מולקולאריים המתגברים על מחסומים אלו במסגרת ריצוף בקנה מידה גדול.

על מנת לאפיין את המגוון הגנטי בתוככי אוכלוסיות של תא סרטני, החוקרים פיתחו גישה מיקרו-נוזלית חדשנית בעלת שני שלבים המאפשרת בירקוד מבוסס PCR יעיל וכמותי של תא יחיד. בשלב הראשון תאים פרטניים עוברים כימוס בתוך טיפות, דופנות התא עוברות פירוק והתוכן של התא עובר הגברה של הדנ"א הגנומי שבתוכו בעזרת אנזימים מסוג פרוטאז. בשלב הבא ההגברה נפסקת בעזרת חימום התוכן והריסת האנזימים הפעילים, ואז הטיפות המכילות בתוכן את הגנומים של התאים הפרטניים עוברים צימוד עם ברקודים וחומרים להגברה במסגרת שיטת ה-PCR. יעילות השיטה הודגמה על ידי ניסויים השוואתיים בין הוספת האנזים להיעדרו – בהיעדר האנזים רק 5.2% מהתאים הדגימו תוצאה חיובית; לעומת זאת, ההוספה של האנזים הובילה לתוצאה דרמטית שבה 97.9% מהתאים הדגימו תוצאה חיובית.

לסיכום, הגישה החדשנית מאפשרת ריצוף גנטי מוכוון, מהיר וזול של אלפי תאים סרטניים במקביל – ביצועים שאינם אפשריים כיום תוך שימוש בטכנולוגיות קיימות. לא רק שהטכנולוגיות הקיימות הן איטיות ומפרכות, אלא שהן מחייבות שימוש בכמויות גדולות של ריאגנטים הנדרשים לקבלת מידע מתוך הריצוף הגנטי.

למאמר המדעי

סרטון המסכם את הבחירה באתר SCIENCE

 

תרשים השיטה של טיפה מבוססת פרוטאז (אנזים שתפקידו לפרק חלבונים) עבור הגברה והכנסת ברקודים של דנ"א גנומי מתוך תא יחיד. (A) שלבי הגישה. (B) בתחילה, התאים עוברים כימוס (encapsulated) עם בופר תמס המכיל פרוטאז ועוברים הדגרה לשם זירוז הפרוק (טיפות ירוקות). בשלב הבא מפסיקים את הפרוק על ידי חימום ואז הטיפות המכילות את תוכן התא מתמזגות עם טיפות המכילות חומרי PCR וכן כדוריות הידרוג'ל מולקולאריות הנושאות בתוכן ברקוד.
תרשים השיטה של טיפה מבוססת פרוטאז (אנזים שתפקידו לפרק חלבונים) עבור הגברה והכנסת ברקודים של דנ"א גנומי מתוך תא יחיד. (A) שלבי הגישה. (B) בתחילה, התאים עוברים כימוס (encapsulated) עם בופר תמס המכיל פרוטאז ועוברים הדגרה לשם זירוז הפרוק (טיפות ירוקות). בשלב הבא מפסיקים את הפרוק על ידי חימום ואז הטיפות המכילות את תוכן התא מתמזגות עם טיפות המכילות חומרי PCR וכן כדוריות הידרוג'ל מולקולאריות הנושאות בתוכן ברקוד.

 

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

2 תגובות

  1. עוד צעד. לפעמים נדמה שהמלחמה בסרטן היא כמו פרדוקס ההתקרבות ליעד כשכל פעם מגיעים לאמצע הדרך ואז את השארית שוב מחלקים לשניים וכן הלאה. בינתיים אין ספק שכמו שהפיזיקה הרוויחה ממלחמת העולם השניה כך מרוויחה הביולוגיה מהמלחמה בסרטן. ההבדל הוא שהמחיר של מלחמת העולם השניה והראשונה גם יחד היו "כסף קטן" ביחס למחיר שאנו משלמים במלחמה בסרטן.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן