מדוע הכתה הדים השלמת ריצוף הדנ”א של חיידק השחפת, ועל מה סוערות הרוחות בעולם הגנום
הערה, 27/2/2021: אחת ההצלחות המדעיות של המאבק במגפת הקורונה היתה פיענוח הרצף הגנומי של הנגיף ואפילו להשוות אותו עם זה של נגיפים דומים בבעלי חיים. שוכחים שהיכולת הזו חדשה. בשנות התשעים נדרשו חודשים ארוכים כדי לפענח גנום אפילו של יצור פשוט כמו נגיף, שלא לדבר על חיידקים המורכבים יותר. נדרשו עשר שנים לפענח את הגנום האנושי – של אדם אחד (קרייג ונטר). היום תמורת מאה דולרים אפשר לקבל פירוט גנומי המתאר את המחלות הגנטיות שאותו אדם נושא, כמו גם מוצאו.
המדע ניצח את הקורונה בעזרת טכנולוגיות שפותחו אז. מי שהכשיל אגב אלו הפוליטיקאים.
הכתבה התפרסמה ב-19 ביוני 1997, באישור המחבר:
השבוע נודע כי מדענים במרכז סנגר באנגליה ובמכון פסטר בצרפת השלימו את הקריאה הביוכימית של רצף הדנ”א השלם של חיידק השחפת. כשלעצמו, “ריצוף” הגנום של חיידק אינו מהווה עוד חדשה מסעירה בעולם המדע. שכן, בשלוש השנים האחרונות כבר פוענחו כתריסר אנציקלופדיות גנטיות של חיידקים שונים. הכותרות שזכה להן האירוע נבעו משלוש סיבות. ראשית, הגנום שרוצף שייך לחיידק מפורסם. זהו חיידק השחפת, הידוע בשמו הלטיני MICOBACTERIUM TUBERCULOSIS ונחשב לגורם ראשון במעלה של מקרי מוות, בייחוד בעולם השלישי. שנית, הגנום של חיידק זה גדול יחסית, 4.4 מיליון בסיסי דנ”א – השני באורכו מבין כל גנומי החיידקים שרוצפו עד כה. ושלישית, הפרסום אירע בסיומו של מרוץ מרתק: קבוצת מחקר אחרת, זו של חלוץ מרצפי החיידקים, קרייג ונטר מארצות הברית, הובסה סמוך מאוד אל קו המטרה.
ונטר ידוע כעושה-הצרות של עולם הגנום. הוא הקים בכוחות עצמו מוסד מחקר פרטי בוואשינגטון, TIGR, שבשערו עומד פסל נמר המסמל רוח קרב. ונטר יזם לפני שנים אחדות, בניגוד לעצת כל מומחי הגנום בעולם, פרויקט לריצוף מהיר ומכוון של אותם אחוזים ספורים של גנום האדם הצופנים את החלבונים עצמם. נטען נגדו שהוא חומד את הדובדבן שבעוגה ושהדבר פוגע ברוח פרויקט הגנום, שכן זה אמור להקיף גם את קטעי הביניים, הטרה אינקוגניטה של הביולוגיה.
לפני כחודש הטיל ונטר פצצה חדשה: הוא הכריז על הקמת חברה שתרצף את גנום האדם כולו בשלוש שנים במקום בשבע, ובעשירית המחיר. עולם הגנום היה כמרקחה: הייתכן שאדם אחד יביס כעשרים מרכזי גנום בעולם? הסערה עדיין לא שככה, אך נראה שלבסוף תושג פשרה בין שיטות ונטר לשיטות המקובלות, ושזו תהיה לטובת כולם. בשנת 1995 גם היה ונטר הראשון שהעז, בניגוד לדעת רבים, לתקוף “במכה אחת” גנום שלם של חיידק. האתגר העיקרי היה מיחשובי ו-TIGR עמדה בו בהצלחה. התברר כי עד כה צדק ונטר במעשיו וכיום הולכים רבים בעקבותיו, לרבות מאמצי ריצוף עצומים בחברות ביו-טכנולוגיות שחקר הגנום הוא בראש מעייניהן המסחריים. אפשר לטעון בביטחון שתעוזתו של ונטר לפני שלוש שנים הובילה ישירות גם להצלחה הנוכחית בעניין השחפת.
חיידקים הם היצורים הפשוטים ביותר שניחנו ביכולת לחיים עצמאיים. זאת בניגוד לנגיפים (וירוסים), שאין להם חיים משלהם ושכל פעילותם תלויה בתא הפונדקאי שבו הם שוכנים. החיידק מתפקד כיצור חי לכל דבר: מרכיב ומפרק אלפי חומרים, בונה את עצמו, מתקשר עם סביבתו ומעמיד צאצאים על ידי חלוקה. קטנותם של חיידקים תומחש אם ייאמר, שעל הנקודה בסוף משפט זה יכולה להצטופף “הפגנה” של כמאה אלף מהם. גנום החיידק, התוכנית הגנטית המאפשרת את בנייתו ותפקודיו, מכיל כמה מיליוני אותיות כימיות. כמות כזאת של מידע שווה לטקסט המלא של עיתון “הארץ” בשבוע שלם! אילו עמדה לרשותנו היום שיטת מזעור מופלאה שכזאת, היינו יכולים לייצר תקליטור מידע שיכיל כמאה מיליון ג’יגאבייט, בהשוואה לג’יגאבייטים ספורים בטכנולוגיות קיימות.
מדוע דרוש לחיידק, תא בודד וזערורי שכמותו, מידע כה רב? מה צפון בגנומו של חיידק? שאלות כגון אלה הן הכוח המניע מאות מדענים לעבוד יומם ולילה, לשכלל רובוטיקה ומיחשוב-על ולתהות על משמעות רצפי הדנ”א המתקבלים. הם חוקרים את השילוב הכולל של אלפי גנים ברשת לוגית-כימית, שכל מרכיב הצפון בה הוא “מכונה” חלבונית משוכללת. תיזמורם המשותף של כל אלה בתוך החיידק מסובך בהרבה מזה של מנגנוני מטוס-קרב מתקדם. אם נבין זאת עד תום, ולו גם ביצור זעיר, ייוודע לנו אולי סוד החיים. אין לצפות שהדבר יקרה מיד עם תום פענוח הרצף: צפויים לנו עשורים רבים של עבודה ניסיונית ותיאורטית מאומצת. אך קריאת טקסט הדנ”א היא תנאי יסודי לפתיחה במסע הגילויים המרתק. ומה על ריפוי השחפת ומחלות חיידקיות אחרות? גנום החיידק המסוים מכיל מידע חיוני על תכונותיו המיוחדות של היצור הפולש. חיידק השחפת מסוגל להגן על עצמו במשך שנים רבות מפני מנגנון התקיפה החיסוני המשוכלל, שפיתחו יצורים עילאיים במלחמתם בפולשים מן החוץ. החיידק “מרמה” את מערכת החיסון שלנו, בשיטות דומות במידת-מה לאלה שנוקט נגיף האיידס. במחקר החדש התגלו ראיות, שמאות מן החלבונים הצפונים בגנום החיידק מעורבים במגננה שפיתח, והבנתם תאפשר את שכלול מתקפת-הנגד שלנו בשיטות ביוכימיות לא שגרתיות, לרבות תרכיבי חיסון חדשים. יתר על כן: גם התרופות האנטיביוטיות מהסוגים המוכרים לנו מכוונות למטרות חלבוניות מוגדרות בחיידק, והידע שיתקבל יאפשר מתכונים חדשים, שלחיידק אין עמידות נגדם.
גנום האדם מכיל כשלושה מיליארדי בסיסים, כלומר, הוא גדול פי אלף לערך מזה של חיידק. בתחילת האלף הבא, עם סיום שלבו הראשון של פרויקט גנום האדם, יהיה מונח לפנינו טקסט הדנ”א של האדם – שווה ערך לכעשרים שנה של גיליונות עיתון יומי. מטרה זו תושג בשיתוף פעולה בינלאומי וגם בתחרות פורה בין הגורמים המעורבים, לרבות אלה שנאבקו עתה על פענוח חיידק השחפת. אם הבנתו המלאה של חיידק תדרוש עשורים, ייתכן שפיצוח סודותיו של בן-אנוש ידרוש מאות רבות של שנים. אותן טכנולוגיות, ואותם כישורי מדע גנטיים, ביוכימיים ומיחשוביים, אשר יעזרו בהבנת החיידק, ישמשו אותנו נאמנה גם במסע העתידני הממושך להבנת עצמנו.
