סיקור מקיף

חד גדיא של הגנום

צלילה ונסיקה של מניות, מאבקי כוח מדעיים, מחלוקות אתיות ואפילו גאווה לאומית – כל אלה, ולא רק הם, מעורבים בסערה שמחולל המרוץ לריצוף גנום האדם

החדשות בעניין הגנום רודפות זו את זו בקצב מסחרר. זה החל בהכרזתם של ביל קלינטון וטוני בלייר לפני כחודש שהגנום שייך לכולם ושיש לאסור הוצאת פטנטים על גנים אנושיים. הכרזה זו, שיסודה באי-הבנה, הביאה לצלילתן של מניות הביוטכנולוגיה, בגלל חששם של משקיעים המבינים בעניין עוד פחות מראשי מדינה. ההצהרה הנשיאותית כוונה בעיקר נגד חברת סלרה ג'נומיקס, זו שהודיעה לפני כשנתיים כי תפענח את גנום האדם בכוחות עצמה. סלרה עוררה זעם גם מפני שרמזה כי ההשקעות בפרויקט הגנום של ממשלות ארצות הברית ובריטניה היו בזבוז כספי ציבור וגם מפני שהכריזה על כוונתה לרשום פטנטים על שימוש בגנים הפונקציונליים שתגלה, דבר שבעצם הכל עושים, לרבות האוניברסיטאות. אחר כך הגיבו סלרה וחברות גנום אחרות בהודעות מרגיעות, מתוך ניסיון להיחלץ מן המפולת הפיננסית. קודם לכל נמסר על כוונת החברות להעמיד את תוצאות פענוחו של גנום האדם לרשות הציבור, גם אם הדבר ייעשה רק לאחר שיסתיימו הליכי הגשת פטנטים. מיד לאחר מכן הודיעה סלרה על השלמת ריצופו של גנום זבוב הפירות, דרוזופילה מלנוגסטר (שחור-בטן אוהב-צוף). רצף הדנ"א שבו יותר ממאה מיליון אותיות כימיות הועמד מיד לרשות הציבור, וגם הובהר שהוא הושג בשיתוף פעולה עם מרכז גנום באוניברסיטת ברקלי, כלומר, עם המערך הנתמך על ידי ממשלת ארצות הברית.

לא חלפו אלא ימים ספורים וסלרה יצאה בהכרזה מפוצצת נוספת: הושלם גם ריצוף גנום האדם! ההכרזה, שגררה עליות שערים מסוימות, עוררה בצדק תערובת של ריגוש ואי-נוחות. פרויקט הגנום החל ב-1990 והיה אמור להסתיים בשנת 2005, לאחר 15 שנים של מאמץ מדעי וטכנולוגי עילאי. נראה היה מופרך שדווקא עתה, ברגע קריטי של ויכוח ציבורי וסחרחרת בבורסה, יושלם לפתע פתאום אחד המיזמים השאפתניים ביותר של האנושות. מה בדיוק קרה בשבועות שחלפו מאז פרוץ הסערה ועד הלום?

פרויקט הגנום העולמי מומן במשך עשור על ידי גורמי ציבור בארצות הברית, בריטניה, גרמניה ויפאן. המטרה העיקרית: לפענח את רצף הדנ"א השלם של האדם, כשלושה מיליארדי בסיסים (אותיות כימיות) וכ-120 אלף גנים, שהם מעין ערכים באנציקלופדיה הגנטית. שבע השנים הראשונות של הפרויקט חלפו בביצוע שלב ביניים, שנראה אז הכרחי להשגת המטרה – יצירת מפה מפורטת של הגנום. המיפוי מגלה אך ורק את מיקומו של כל ערך בכרכי האנציקלופדיה הגנטית, הלא הם הכרומוזומים, ויש להבחין בבירור בינו לבין הריצוף, המאפשר "לקרוא" את הטקסט המדויק שהם כוללים.

ב-1997 הוחלט לחדול ממאמצי המיפוי והפיתוחים הטכנולוגיים ולהתרכז בריצוף. נראה היה שאפשר להסתפק בטכנולוגיה שכבר הוכיחה את עצמה – מכשיר הקרוי "מרצף דנ"א אוטומטי מבוסס-פלואורסצנציה" (מדא"ף). כ-300 מכשירים מעין אלה כבר עמדו במרכזי הגנום בעולם ויחדיו היו מסוגלים לפלוט כעשרה מיליון בסיסי דנ"א ליום. לכאורה, קריאת שלושה מיליארדי בסיס הדנ"א היתה אמורה להסתיים בשנה אחת. אך המצב לאשורו היה סבוך יותר, בשל האופן המעשי שבו מתבצע הריצוף.

מכשיר המדא"ף מסוגל "לעכל" אך ורק חלקי דנ"א קטנים, באורך של 800-400 אותיות. בשיטה המקובלת בכל העולם, לרבות מרכז הגנום של מכון ויצמן למדע, מתבצעת האנליזה בכל פעם על קטע של כ-100 אלף אותיות, הנקצץ לפיסות קצרות וחופפות חלקית, שאלפים מהן מרוצפות באקראי. לאחר מכן מרכיבה תוכנת מחשב את הפאזל הסבוך הזה לכדי טקסט רצוף, באופן הדומה לזה שבו מסודרות קוביות דומינו בשורה כפולה, כשסימנים זהים מצויים זה מול זה. לשם כך נמצא שחיוני לרצף כל אזור בטקסט הדנ"א כשמונה פעמים, כדי לקבל רצף הנקי כמעט לגמרי משגיאות. המדענים מכנים זאת "ריצוף בעומק 8", שכן המחשב משרטט דיאגרמה דומה לדומינו של 8 שכבות. מתברר איפוא שהמטלה המקורית מתארכת משנה לשמונה שנים והיתה אמורה להסתיים עמוק בעשור הנוכחי.

ואז, לפני כשנתיים, נפל דבר בעולם הגנום. חברת פרקין אלמר הוציאה לשוק מדא"ף מסוג חדש, המבוסס על צינורות קפילריים דקיקים כשערה שבהם נקראים בסיסי הדנ"א בקצב גדול פי עשרה. קרייג ונטר הקים אז את חברת סלרה, גייס הון ורכש בו יותר מ-200 מכשירים – הראשונים שיוצרו. יתר על כן, הוא פיתח מערך מחשוב אדיר ואלגוריתמים משוכללים והכריז כי בעזרתם יוכל ליישם את שיטת הדומינו לגנום האדם כולו בבת אחת. זאת בניגוד לדרך שנקטו הפרויקטים הממשלתיים, ובה מעשה המרכבה מבוצע קטע אחר קטע והסידור הסופי נקבע לפי המפה שנבנתה בשנים הראשונות. מדובר איפוא בשתי אסטרטגיות משלימות, שלכל אחת מהן יתרונות וחסרונות והן יכולות לדור בכפיפה אחת. הזעם נגד סלרה נבע בין השאר מכך שממצאי הפרויקט הציבורי עמדו לרשותה ועזרו לה בחיבור חלקי הפאזל, בעוד שממצאיה שלה נותרו חסויים.

את הכרזתה הנוכחית של סלרה כי סיימה את ריצוף הגנום יש לקבל בזהירות רבה. מה שאכן התרחש הוא שהיא ריצפה פיסות דנ"א בעומק 3 בלבד, ואנליזת המחשב שלהן תתבצע רק בשבועות הקרובים. באופן סטטיסטי יש איפוא ייצוג כמעט לכל אזורי הגנום, אך בשל האקראיות שורת הדומינו עדיין רחוקה מאוד משלמות. יש בה אלפי "חורים", ורב הסיכוי שבקטעים שכבר רוצפו טמונות שגיאות רבות בשל קשיי האלגוריתם, המנסה להתמודד עם כל אורך הגנום במכה אחת. לעומת זאת, הפרויקט הציבורי נוחל הצלחות מרשימות, ובסוף השבוע שעבר נודע כי הושלמה יצירת טיוטה של רצף שלושה כרומוזומים אנושיים, בנוסף לכרומוזום 22 שקריאתו הושלמה לפני כמה חודשים. גם הישגים אלה הם בערבון מוגבל – הפרויקטים הממשלתיים החישו את קצבם בלחץ התחרות והורידו במידת מה את הסטנדרטים מגבילי השגיאות. כמו כן, יש גם בכרומוזומים שהושלמו פערים לא מפוענחים, גם אם מספרם קטן מזה שבפרויקט המסחרי.

השורה התחתונה של המאבק המסקרן הזה חשובה יותר מכל חילוקי הדעות: האדם קרוב עד מאוד לפענוח הטקסט הגנטי הצופן את כל תכונותיו. עד תום שנת 2000 ישלימו שני הצדדים הנצים את המלאכה, ולרשות האנושות יעמוד מאגר מידע עצום ורב שיהיה אפשר להפיק ממנו תועלת רפואית. הסתרה זמנית של המידע ורישום פטנטים על חלק ממנו, תוך כדי מגבלות הגיוניות המיושמות כבר שנים רבות, חיוניים לתהליך של פיתוח תרופות חדשות לטובת האנושות כולה. הדבר יתאפשר על ידי גילוי הגנים החבויים ברצף הדנ"א ועל חקר תכונותיהם הביוכימיות של החלבונים שגנים אלה מקודדים.

מדענים באוניברסיטאות יוכלו להפעיל את כל כשרונם במסגרת "קציר הגנום", בהתבסס על תשתיות גנום וביואינפורמטיקה (מחשוב ביולוגי) שהוקמו במשך הפרויקט במקומות רבים בעולם, לרבות בישראל – בתמיכת משרד המדע. הביוטכנולוגיה הגנומית תעלה כפורחת, שכן מדובר בתהליך ארוך טווח שיימשך שנים ואף עשורים.במסגרתו תפותח דיאגנוסטיקה גנטית מעולה, לרבות זו המכילה שבבי דנ"א, וייוצרו תרופות מורכבות המותאמות אישית לכל אדם. כך, תוך כדי הסתמכות על הבנה עמוקה של תהליכי החיים, ימוגרו בסופו של דבר רוב המחלות, והמחלוקת של אביב שנת 2000 תישכח מן הלב.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

דילוג לתוכן