שמונה חודשים אחרי פירסום הטיוטה, מפת הגנום השלמה מוצגת היום – הישג כביר אבל הסיפור לא תם. פרק הגנומיקה כמעט שנסגר, אולם פרק הפרוטאומיקה – ההבנה של הרכב החלבונים והשפעתם – מתחיל להיכתב. התועלת הרפואית עצומה, אבל המדענים מזהירים מפני “שיכרון גנטי”
לפני שמונה חודשים, ביל קלינטון וטוני בלייר התקשרו זה לזה בלוויין כדי להכריז על אחד מהשגי המדע הגדולים ביותר מעולם: פענוח הגנום האנושי או “ספר החיים”. אבל מפגן יחסי הציבור הזה לא נתמך בנתוני מחקר או מסקנות מדעיות. השבוע המדענים מקבלים הזדמנות ראשונה להציץ בראיות, עם הפירסום הרשמי של הגנום האנושי בכתבי העת 'נייצ'ר' (Nature) ו'סיינס' (Science).
שני הגופים שהתחרו בפענוח הגנום – פרויקט הגנום האנושי וסלרה, חברת ביוטכנולוגיה אמריקנית – פירסמו כבר עשרות מאמרים מדעיים. המסקנה המעניינת ביותר שלהם נוגעת למספר הגנים הכל כך מצומצם, שהגנום מכיל – כ-30 אלף. זה בערך מספר זהה לזה של עכבר ורק כפול מזה של זבוב או תולעת. מרבית המדענים ציפו למצוא 100 אלף גנים, וכמה העריכו שמספר הגנים אף יסתכם ב-140 אלף.
מספר הגנים הנמוך יאכזב וודאי את אלה שחושבים שמספר גדול יותר מצביע על איכות משופרת. אריק לאנדר, ממכון וייטהד למחקר גנומי בארה”ב אומר: “זה נתפס כמעין פגיעה בכבוד האדם”.
אבל אפשר להסתכל על זה באופן אחר: אם מספר הגנים בהם יש צורך כדי לקבוע את “מפרטו” של אדם דומה לזה של חיות אחרות, הרי שהביולוגיה האנושית מגיעה לרמות עושר ומורכבות מדהימות.
ביולוגים יצטרכו להפסיק לחשוב על גנים בודדים, הנותנים הוראות ליצירת חלבונים בודדים (חלבונים הם מולקולות כמו הורמונים ואנזימים ששולטים בתהליכים ביולוגיים). במקום זאת, כל הד.נ.א שלנו – הגנום – צריך להיתפס כמערכת מורכבת מאוד.
כפי שקרייג ונטר, נשיא סלרה מנסח זאת, “אין גנים 'רעים' או 'טובים', יש רק רשתות הקיימות ברמות שונות בשיטות חיבור שונות, ובמצבים שונים של רגישות להשפעות חיצוניות. הרעיון שגן אחד שווה למחלה אחת, או שגן אחד מייצר חלבון חשוב, מושלך דרך החלון”.
איש לא יודע כמה חלבונים ישנם. התשובה תיחשף במהלך השנים הקרובות באמצעות תחום הפרוטאומיקה המתפתח – יורשו של שדה הגנומיקה. אולם ונטר מעריך שיש בגופנו כ-250 אלף חלבונים – כ-10 עבור כל גן – כדי לבצע את העבודה ההכרחית לתפקודו התקין של הגוף.
ג'והן סולסטון, ממרכז סאנגר ליד קיימברידג', בו פוענח שליש מהגנום האנושי, אומר שהתוצאות מוכיחות שאנחנו משיגים מורכבות אנושית, לא באמצעות הוספת הוראות ייצור חלבונים נוספות, אלא “על ידי הגדלת המגוון ומבחר הגנים ששולטים בגנים אחרים”. גנים אנושיים רבים יכולים להיקרא בדרכים שונות, וניתן לשנות חלבונים רבים על ידי חלבונים אחרים בלי התערבותם של גנים.
“נוצרת תמונה מורכבת של שליטה בגנים ובחלבונים, כאשר גנים מודלקים ומכובים בעדינות יוצאת דופן – במהלך התפתחותנו של יציר אנוש מביצית מופרית לאדם בוגר, וכדי לתחזק את גופנו ביום יום”, אומר ריצ'ארד גאלאגר, המוציא לאור של נייצ'ר.
כמה מומחים אמרו בתחילת השבוע שמספר הגנים הנמוך באופן מפתיע יהיה טוב לרפואה, מכיוון שיהיו גנים מעטים יותר שצריך להבין. אבל ייתכן שדווקא ההיגיון ההפוך תקף: האינטראקציות המורכבות בין גנים עשויות להקשות על ריפוי מחלות על ידי טיפול בגן אחד או שניים, למשל, באמצעות תראפיית גנים. עובדה זו עשויה להסביר מדוע תרפיית גנים כה איכזבה בניסויים קליניים במהלך העשור האחרון. התחום המתפתח של טכנולוגיות תאי גזע – החלפת תאים כושלים על ידי תאים חדשים בעלי “כח חיות” רב יותר – עשוי להניב תוצאות טובות יותר, מכיוון שהחולה מקבל את כל המערכת הגנטית בבת אחת.
הגנומים שיוצאו לאור השבוע הם רצפים, המורכבים מהמטען הגנטי של חמישה מתנדבים במקרה של סלרה, וממטענם של תריסר מתנדבים במקרה של הפרויקט הציבורי. כל הקבוצות הגזעיות העיקריות מיוצגות. התוצאות מראות שהד.נ.א של שני פרטים שאין ביניהם קשרי משפחה זהה ב-99.9% – בממוצע, כשלושה מיליון משלושה מיליארד מה”אותיות” המרכיבות את הקוד הגנטי שונות מאדם לאדם.
אבל ההבדלים הביולוגיים קטנים אפילו יותר ממה שמספר זה מרמז, לפי ונטר. למרבית השונות בין הקודים הגנטיים של פרטים שונים אין השפעה “ורק לכ-10,000 הבדלים גנטיים (בין פרטים ביניהם אין קשר משפחתי) תהיה משמעות ביולוגית”, הוא צופה.
גילוי ההבדלים הביולוגיים שאכן משפיעים הוא אחד מהמטלות החשובות שנותרו לפרויקט הגנום האנושי. הוא יהיה בסיס, למשל לפארמהגנומיקה – להבין מדוע אנשים מסוימים עם מחלה מסוימת מגיבים טוב יותר מאחרים לטיפול תרופתי מסוים.
“אם היית מסוגל לזהות את החולים שהטיפול בהם יביא לתגובה רעילה, לעומת אלה שלהם התרופה תועיל, אז יווצר אוצר פוטנציאלי בלום של תרופות שהתגלו או פותחו חלקית ולא ניתן היה להשתמש בהן עד עתה”, אומר מייק דקסטר, מנהל הוולקום טראסט, קרן הצדקה הבריטית שתרמה 210 מיליון ליש”ט לפרויקט הציבורי. “המידע שאנחנו צוברים עתה יעניק לנו יכולת לערוך מבחנים דיאגנוסטיים, שיאפשרו לנו להשתמש בתרופות קיימות בצורה טובה יותר, ויעניקו לנו את היכולת לפתח תרופות חדשות”.
נתיב מחקר חשוב נוסף יהיה להשוות את הגנום האנושי בפרוטרוט לזה של חיות אחרות. ההבדלים יעזרו לחשוף את הפונקציות של גנים, שמרביתן עדיין בלתי ידועות. גנום הד.נ.א מפוענח כיום על ידי סלרה וקונסורציום ציבורי-פרטי, וונטר סבור “שאנחנו כבר יודעים שיש רק 300 גנים אנושיים שאין להם בן דמות בגנום העכבר”.
בינתיים, אנשי מחשבים מפתחים שיטות להפחתת עלות הפענוח של ד.נ.א כדי שניתן יהיה לפענח גנומים של פרטים בודדים באופן סדיר. אם טכנולוגיות מיזעור אוטומציה ימשיכו לקצץ את עלויות הפענוח במכפילים של 10 בכל עשור, גאלאגר מאמין שעד 2020 יהיה ניתן לפענח גנומים בודדים עבור כמה אלפי ליש”ט האחד.
ג'ורג' צ'רץ, מנהל מרכז ליפר לגנטיקה ממוחשבת באוניברסיטת הרווארד מציין שניתן לשים את המידע שמכיל גנום אחד בדיסק די.וי.די רגיל. הוא סמוך ובטוח שטכנולוגיות זולות למדי יפותחו בקרוב כדי לקרוא את המידע הזה.
חוקרים מזהירים שיהיה צורך להשתמש במידע כזה בצורה נבונה, שכן בריאות, התנהגות ומאפיינים נוספים מושפעים על ידי גורמים רבים. כפי שמדעני סלרה מסכמים בכתב העת 'סיינס': “ישנן שתי טענות שגויות שצריך להימנע מהן: דטרמיניזם – הרעיון שכל מאפיין של אדם מקושר ישירות לגנום; ורדוקציוניזם – לפיו, כעת, כשהצופן הגנטי האנושי ידוע כולו, זה רק עניין של זמן לפני שההבנה שלנו של פונקציות גנים ואינטראקציות ביניהם יספקו לנו תיאור סיבתי כולל של השונות האנושית”.
מאת תמרה טראובמן
ז'נווה. האנושות קיבלה היום את “ספר החיים” של האדם. ספר זה – המורכב מרצף יחידות דנ”א שמהוות יחד את גנום האדם – היה עד לפני כמה שנים בבחינת ארץ לא נודעת.
כיום, 3.2 מיליארד יחידות הדנ”א – למעט כמה אזורים המכילים בעיקר רצפי דנ”א שהמכונות הנוכחיות אינן יכולות לפענח – מצויים באינטרנט, במאגר נתונים בשם “בנק הגנים”.
“ב-40 השנים האחרונות”, אמר הביולוג פרופ' דוד בלטימור, “הייתי עד להרבה תגליות מרגשות בביולוגיה. אבל עדיין עברה בגבי צמרמורת כשקראתי לראשונה את הדו”חות המתארים את הגנום שלנו”.
רצף גנום האדם פוצח על ידי שני גופים: קונסורטיום ציבורי של מוסדות אקדמיים, והחברה האמריקאית סלרה.
הצהרותיו המתגרות של נשיא חברת סלרה, ד”ר קרייג ונטר, יצרו בין שני הגופים תחרות עזה, שלעתים חרגה מגבולות התחרות הבריאה. ד”ר ונטר חזר והכריז כי על
ידי שימוש בשיטה שפיתח, הוא יצליח לפענח את הגנום לפני הקונסורטיום הציבורי, ושהרצף שהוא יפיק יהיה טוב יותר.
מי באמת השיג רצף טוב יותר? מעיון בשני הרצפים מתברר כי שניהם מכילים מספר כמעט זהה של יחידות דנ”א (הרצף של הפרויקט הציבורי קצת יותר גדול). כשבוחנים באופן מפורט את ההבדלים בין שני הרצפים, נראה כי הרצף של הפרויקט הציבורי יותר “מעובד”. מדעני הפרויקט ניתחו כמות גדולה יותר של נתונים, ועל פי הניתוח הזה, הסיקו באילו אזורים נמצאים גנים ומהו תפקידם המשוער.
הצלחתה של סלרה בהשגת טיוטה של הגנום בתוך שנה מלמדת אילו דברים ניתן להשיג כיום בעזרת מכונות הפענוח החדשות, מחשבי על ואמונה חזקה של משקיעים בעלי ממון.
ד”ר ונטר נהג לומר כי פענוח הגנום ישמש רק כתשתית לייעוד העיקרי של החברה. ייעוד זה הוא התחום המדעי החדש הנקרא ביו-אינפורמטיקה. אנשי ביו-אינפורמטיקה משתמשים במחשבים חזקים כדי לפרש את המידע הכתוב בדנ”א. פירוש המידע העצום הכתוב בדנ”א ומציאת יישומים רפואיים עבורו, הם כיום התחומים החמים ביותר בגנומיקה. גם לאחר פענוח הדנ”א עדיין צריך לגלות היכן לאורך השרשרת מתחיל הגן והיכן הוא נגמר.
מבחינה זו, הגנום הוא כמו מסר מעולם אחר שיש ללמוד איך לקרוא אותו. הגנום שלנו, כמו כל מסר מעולם אחר, ישנה את עולמנו, כשנבין את מלוא משמעותו. למרות שחקר הגנום כבר החל, יעברו עוד עשרות שנים עד שכל פרט בו יהיה ידוע.
יחד עם רצף גנום האדם, פורסמה גם מפה הכוללת 1.42 מיליון וריאציות גנטיות קטנות. השם המדעי של הווריאציות האלה הוא סני”פים, והם שינויים ביחידת דנ”א אחת. כל שינוי קטן כזה עשוי לשנות פחות מעשרה אחוז, אך בדומה לזכייה בלוטו, השילוב הנכון של סני”פים יכול לגרום לאדם מסוים לא לפתח מחלת לב, למרות שכל חייו אכל שוקולד ומאכלים עתירי שומן, בעוד שאדם אחר ילקה בהתקף לב כבר בגיל 35. הפרק הבא ב”ספר החיים” יהיה זיהוי השפעת הסני”פים על האדם, וחקירת החלבונים – החומרים שהגוף מייצר על פי ההוראות הכתובות בגנים.
{הופיע בעיתון הארץ, 12/2/2001}
