חוקרים ישראלים פיתחו שיטה שתאפשר איתור של אלפי מחלות גנטיות בעוברים בתחילת ההיריון באמצעות בדיקת דם של האם

הבדיקה החדשה, שאינה פולשנית, מבוססת על אלגוריתם המאפשר שחזור של גנום העובר מתוך דם האם ואיתור מוטציות גנטיות ברמת הגן הבודד – רזולוציה הגבוהה עשרות מונים מזו שמציעות הבדיקות הקיימות * פרופ’ נועם שומרון: אנחנו מאמינים שהשיטה החדשה תסלול את הדרך לפיתוח בדיקת סקר מניעתית לכל אם שתחפוץ בכך * המאמר פורסם הערב בכתב העת Genome Research

 

חוקרים באוניברסיטת תל אביב, בהובלת פרופ’ נועם שומרון מבית הספר לרפואה, פיתחו שיטה חישובית הנותנת מענה מדויק לאחד האתגרים החשובים של הרפואה בימינו: איתור מחלות גנטיות קשות בעוברים בשלב מוקדם של ההיריון באמצעות בדיקת דם פשוטה שאינה מסכנת את ההיריון.

השיטה פורצת הדרך מבוססת על אלגוריתם שמסוגל להבחין באופן מדויק בין ה-DNA של  האם לזה של העובר בדגימת דם שנלקחה מהאם, ומאפשר שחזור וריצוף גנטי עמוק של הגנום העוברי. החוקרים מקווים שבעתיד תיכנס הטכנולוגיה לשימוש כבדיקת סקר מניעתית עבור כלל הנשים בהיריון, ותאפשר הפסקת הריון במקרים של עוברים בעלי מחלות גנטיות קשות ונדירות המובילות לתמותת תינוקות.

המחקר בוצע על ידי הדוקטורנט תום רבינוביץ’ ממעבדתו של פרופ’ שומרון, בהשתתפות ד”ר רעות מטר ופרופ’ לינה באסל מהמרכז הרפואי רבין בפתח תקווה וד”ר דוד גולן מהטכניון. המאמר יתפרסם ב-20.2.19 בכתב העת Genome Research  – כתב העת המוביל בעולם בתחום הגנומיקה.

“נכון להיום ידועים לנו כ-7,000 גנים בגנום האנושי, אשר מוטציות נקודתיות בהם גורמות למחלות גנטיות, חלקן עם השלכות קשות על בריאותו של העובר,” אומר פרופ’ שומרון. “מחלות אלה קרויות מחלות מונוגניות, מכיוון שהן נגרמות על ידי פגם בגן אחד ספציפי. דוגמאות מוכרות הן המחלות טיי-זקס ו-CF (סיסטיק פיברוזיס), אך מרבית המחלות המונוגניות הן נדירות ביותר. עם זאת, מדובר באלפי מוטציות, אשר בסיכום כולל מהוות סיכון משמעותי ללידתו של תינוק חולה. בדיקות ההיריון הנפוצות כיום, כמו בדיקת מי שפיר וצ’יפ גנטי, אינן מסוגלות לאתר פגיעות בגנים ספציפיים, אלא רק ברמה של כרומוזומים שלמים, או תת-אזורים של כרומוזומים הכוללים מיליוני אבני-יסוד (נוקליאוטידים) של ה-DNA העוברי. קושי נוסף הוא שמדובר בבדיקות פולשניות, שעלולות לסכן את העובר, ולכן נשים רבות אינן מעוניינות להיבדק – בעיקר כשמדובר בהיריון יקר שהושג באמצעות טיפולי הפריה.”

מוסיף החוקר תום רבינוביץ’: “בשנים האחרונות נכנסה לשימוש טכנולוגיה חדשה שאינה פולשנית, בשם ) NIPD Non-Invasive Parental Diagnosis ) המאפשרת אבחון תסמונות גנטיות בעובר באמצעות בדיקת דם מהאם כבר בשבוע ה-12-10 להיריון. אך גם שיטה זו מסוגלת לאתר רק פגמים ברמת הכרומוזומים. אנחנו ביקשנו לפתח שיטה שתאפשר אבחון מוטציות ברמת הגן הבודד. השיטה החדשה מאפשרת רזולוציה גבוהה עשרות מונים מזו שמציעות הבדיקות הקיימות.”

 

ההתאמה הייתה מלאה

מטרת החוקרים הייתה לפתח אלגוריתם שמסוגל לשחזר ברמת דיוק גבוהה ביותר את גנום העובר מתוך תערובת של DNA אימהי ועוברי המצויה בדגימת דם שנלקחה מהאם. “בפלזמה של דם האם מצויות פיסות של DNA חופשי, ומקצתן – כ-10%, שייכות לעובר,” מסביר פרופ’ שומרון. “הבנו שאם נרצף את ה-DNA שבדם ונדע להבחין בין זה של האם לזה של העובר, נוכל לקבל תמונה מלאה של מבנה הגנום העוברי, ולחפש בו מוטציות נקודתיות בגנים ספציפיים. לשם כך פיתחנו שיטה חישובית הסתברותית, שמבחינה בין פיסות DNA מרוצפות שמקורן באם לאלה שמקורן בעובר, על פי תכונות פיזיות ספציפיות – למשל גודלה של פיסת ה-DNA.”

לאורך שלבי הפיתוח נבחן האלגוריתם בעזרת דגימות שנלקחו מ-7 משפחות בעלות היסטוריה של מחלה גנטית קשה, שעברו טיפולים להפריה חוץ-גופית במטרה לברור עוברים

בריאים לפני החזרתם לרחם. 3 משפחות טופלו במרכז הרפואי רבין, ונתוניהן של 4 המשפחות האחרות נלקחו ממאגרי מידע בינלאומיים. עבור כל משפחה נבדקו 4 דגימות DNA: דגימה שנלקח מחלל הפה של האב, כדוריות לבנות מדם האם שיש בהן רק DNA שלה, פלזמה מדם האם המכילה תערובת של DNA מהאם והעובר, ודם מהתינוק לאחר לידתו. החוקרים ביצעו ריצוף לכל דגימות ה-DNA, ונעזרו באלה של האם והאב כדי לזהות את גנום העובר בריצוף עמוק של ה-DNA המעורבב מהפלזמה. התוצאות הושוו לבדיקת סיסי שיליה – בדיקה פולשנית שמתבצעת בשבוע ה-11 כאשר יש חשש שהעובר פגוע. בהמשך, לאחר הלידה, הושווה הגנום העוברי ששוחזר באמצעות השיטה החדשה לגנום של התינוק. ההתאמה הייתה מלאה.
 “לאור התוצאות המרשימות, אנחנו מבקשים כעת לקדם את הטכנולוגיה שלנו לשלב המסחרי, שיאפשר ניסויים במספר גדול בהרבה של נשים הרות, ובהמשך פיתוח של בדיקת סקר מניעתית לכל אם שתהיה מעוניינת בכך,” מסכם פרופ’ שומרון. “אנחנו מאמינים שבעתיד תוכל כל אישה בהיריון לעבור בדיקה נגישה וקלה המבוססת על השיטה החדשנית, כבר בשלב מוקדם מאוד בהריון. דבר זה יוכל להקל על הורים ורופאים בהחלטה על הפסקה מוקדמת של ההיריון, במקרים רבים בהם העובר פגוע. בכך ייחסך סבל רב מהתינוקות וממשפחותיהם.”