בערך אחד מכל 4,000 תינוקות לוקה בתסמונת די-ג’ורג’ (DiGeorge syndrome), תסמונת מולדת אשר גורמת לשורה של תופעות חריגות, בעיקר בפנים ובלב
בערך אחד מכל 4,000 תינוקות לוקה בתסמונת די-ג’ורג’ (DiGeorge syndrome), תסמונת מולדת אשר גורמת לשורה של תופעות חריגות, בעיקר בפנים ובלב. התסמונת נגרמת בדרך כלל כתוצאה מחסר בפיסה קטנה מכרומוזום 22, אולם באופן מוזר, קיימת שונות גדולה בסימפטומים ובמידת החומרה שלהם בקרב הסובלים ממנה. הפגמים בפנים, לדוגמה, יכולים להתבטא בשפה שסועה, בקשיי אכילה, או בחולשה קלה של השרירים הסמוכים לפה. הפגמים בלב עשויים לכלול עיוותים במחיצה המפרידה בין החדרים, או מיקום לא תקין של אבי העורקים. פרופ’ אלדד צחור, ותלמיד המחקר איתמר הראל, מהמחלקה לבקרה ביולוגית במכון ויצמן למדע, חשפו באחרונה פרטים חדשים על הרשת הגנטית המורכבת שעומדת בבסיס ההתפתחותי של התסמונת.
פרופ’ צחור חוקר את הקשר ההתפתחותי בין שרירי הפנים והלב. הוא גילה, כי בשלב מסוים של ההתפתחות העוברית המוקדמת אפשר לזהות אוכלוסיית תאים מוגדרת שממנה מתפתחים התאים אשר יבנו חלקים מהלב, וכן תאים שיתנו מוצא לשרירי הפנים. תאי אב משותפים אלה ממוקמים במזודרם – רקמה עוברית מוקדמת שממנה מתפתחים הלב, השרירים, הדם והשלד. “אפשר לומר, שקבוצת התאים המיוחדת שגילינו לומדת ביחד בכיתה א’, ועם סיומה עולים התאים לכיתות נפרדות ולמסלולי לימוד שונים”, אומר פרופ’ צחור.
מה הם הגנים החיוניים להתפתחות התקינה של הלב ושרירי הפנים? האם יותר מגן אחד מעורב בתהליך, ואם כן, כיצד מתחלקת העבודה בין הגנים השונים? הראל ופרופ’ צחור התמקדו בגורמי השיעתוק: חלבונים אשר נקשרים לדי-אן-אי, וכך מווסתים את השלב הראשון בייצור חלבון: שיעתוק הדי-אן-אי למולקולת אר-אן-אי. בסריקה ראשונית של גורמי השיעתוק הפעילים בתאי מזודרם צעירים (כלומר, “בכיתה א”) התגלו חלבונים, שידוע כי הם קשורים להתפתחות של תאים אלה, וכן גורם שיעתוק נוסף הקרוי Lhx2. ידוע, כי גורם שיעתוק זה מעורב בתהליכי התפתחות אחרים, כמו התפתחות העיניים, תאי הדם וזקיקי השיער, אך הוא מעולם לא זוהה כמי שמעורב בהתפתחות הלב ושרירי הפנים.
בהמשך בחנו המדענים את השפעתם של גורמי השיעתוק על תהליך התפתחות העובר. הם יצרו עכברים מהונדסים גנטית, שבכל אחד מהם נמחק הגן האחראי לאחד מגורמי השיעתוק אשר נמצאו בשלב הקודם. בעכברים אחרים הוצאו מכלל פעולה זוגות של גורמי שיעתוק. בעכברים בהם נמחק גן יחיד הבחינו המדענים בעיוותים שונים בלב ובשרירי הפנים – בחלקם עדינים ובחלקם חמורים יותר – אשר מזכירים את תסמונת די-ג’ורג’. אולם בעכברים בהם נמחקו שני גנים, לא הצליחו התאים “לעלות לכתה ב'”, כך שמבנים שונים בפנים ובלב כלל לא נוצרו.
בשילוב הממצאים האלה עם גישות מחקר נוספות, יצרו המדענים מודל המתאר את יחסי הגומלין בין גורמי השיעתוק השונים. המודל מציע, כי פעולתם של גורמי שיעתוק יחידים משמעותית פחות מהפעילות המשותפת של הרשת הכוללת. נראה, כי חלק מגורמיהרשת מבקרים זה את פעילותו של זה, באמצעים ישירים או עקיפים – דרך גורמי שיעתוק אחרים. פרופ’ צחור סבור, כי כתוצאה מכך, לפחות עבור חלק מגורמי השיעתוק, במקרה של “התרשלות” או פגיעה בתפקידם, אפשר להעביר את המשימה לגורמי שיעתוק אחרים – כך שפעילותה של הרשת כולה היא יציבה יחסית. “גם אם אחד הגורמים חסר, הפגיעה בפעילות הרשת תהיה קטנה יחסית”, הוא אומר. מאחר שהרשת מעורבת בבנייה וגם בכיוונון העדין של מבנים בלב ובפנים, עלולה פעילות לא תקינה של אחד מגורמי השיעתוק לגרום לעודף – או לחוסר – בגנים אותם הוא מווסת, ובכך להוציא מאיזון את המנגנון כולו. דבר זה יכול לגרום למומים מולדים בלב – קבוצת המומים הנפוצה ביותר בהתפתחות העוברית.
בנוסף לגילוי יחסי הגומלין המכוונים את התפתחות הלב והפנים, עשויים הממצאים, שהתפרסמו באחרונה בכתב- העת של האגודה הלאומית למדעים של ארה”ב (PNAS), לסייע גם במחקר רפואי, משום שהם תורמים להבנת הקשר בין פגמים שונים בלב ובפנים, המאפיינים את הסובלים מתסמונת די-ג’ורג’. לדוגמה, במקרים מסוימים עשויים עיוותים קלים בשרירי הפנים להיות קשורים לפגמים חמורים יותר בלב. הבנה טובה יותר של הקשר בין התופעות האלה עשויה להיות בעלת יישומים רפואיים.
איתמר הראל מציין, שהתמונה עדיין אינה ברורה במלואה. לדוגמה, לאנשים מעטים מקרב הסובלים מתסמונת די-ג’ורג’ אין כל פגם כרומוזומלי. עובדה זו מובילה מדענים להאמין, כי בהתפתחות התסמונת בבני-אדם מעורבים גנים נוספים, שאינם מצויים על כרומוזום 22. גם המודל המבוסס על המחקר בעכברים תומך באפשרות זו. באחרונה יצא לדרך פרויקט רחב-היקף, המיועד לזיהוי גנים נוספים בגנום האנושי כולו. במסגרתו משווים מדענים את הגנום של אנשים בריאים עם זה של אנשים אשר סובלים מתסמונת די-ג’ורג’ אך כרומוזום 22 שלהם תקין, במטרה לזהות גורמים גנטיים נוספים אשר עשויים להיות מעורבים בתסמונת.
