כעת, אחרי קביעת רצף הגנום, מתחיל השלב הבא: איתור כל הגנים ואפיון החלבונים שהם מקודדים
מאת תמרה טראובמן
בשבוע שעבר התאחדו המדענים המפענחים את גנום האדם והכריזו על מה שרבים מחשיבים כאחד ההישגים הגדולים בהיסטוריה של המדע – פענוח כמעט כל גנום האדם. הטיוטה אינה שלמה. יש בה הרבה חורים שלא יהיה קל להשלימם. וכעת מדענים מכל העולם מסתערים על השלב הבא בפרויקט, המכונה לעתים גם העידן הפוסט גנומי: זיהוי כל הגנים האנושיים ותפקידיהם.
פענוח הגנום, שמשמעו זיהוי רצף יחידות הד-נ-א, רחוק מלהיות סוף הדרך. מה שמתקבל מהפענוח הוא שרשרת ענקית של כ-3 מיליארד אותיות ד-נ-א. הבעיה היא שהטקסט הגנומי הזה כתוב בשפה לא מובנת: אין בו סימני פיסוק המציינים איפה מתחיל גן ואיפה הוא נגמר. בין גן לגן מפרידים רצפי ד-נ-א חסרי פשר, וגם הגנים עצמם מחולקים לקטעים המכילים את הוראות הייצור שלהם, המכונים אקסונים, וביניהם קטעים של רצפי ד-נ-א שתפקידם אינו ידוע, המכונים אינטרונים.
רוב הגנום ידוע עכשיו ברמה של טיוטה ראשונית בלבד. רק שני כרומוזומים (החפיסות הזעירות שבהן ארוז הד-נ-א) פוענחו במלואם: כרומוזום 22 וכרומוזום 21. אלה שני הכרומזומים קטנים ביותר.
בחודש הבא יתכנסו המדענים החברים באיגוד שסיים לפני חודשיים לפענח את כל הרצף של כרומוזום מספר 21, ויפתחו רשמית את העידן הפוסט גנומי. המדענים – עשרים קבוצות מחקר משבע מדינות שונות – יחלקו ביניהם מאה גנים שתוכנת מחשב ניבאה את קיומם בכרומוזום זה על סמך רמזים הפזורים לאורך רצף הד-נ-א (למשל, קווי דמיון לרצפי ד-נ-א של גנים ידועים). כל קבוצת חוקרים תקבל חמישה גנים ותצטרך לוודא את זהותם, לגלות את תפקידם ולאפיין את החלבון שהם אחראים על ייצורו. בכרומוזום ידועים עוד 125 גנים אחרים, שמוכרים ממחקרים שנעשו עוד לפני שסיימו את הפענוח.
פרופ' יורם גרונר ממכון ויצמן, החבר באיגוד, אומר שהם צפויים לסיים את העבודה בתוך שנה. אז יהיה כרומוזום 21 הכרומזום האנושי הראשון שכל סודותיו ידועים לאדם.
פענוח המכלול השלם של הגנים בכרומוזום, והבנת יחסי הגומלין שביניהם, חשובה מאוד מכיוון שרוב המחלות אינן תוצאה של גן אחד, אלא של כמה גנים. “זה ייתן לנו קטלוג מלא של הגנים שיושבים בכרומוזום”, אומר פרופ' גרונר. זו המטרה שאליה רוצים להגיע בפרויקט הגנום, אבל השלמתה, בכל יתר הכרומוזומים, תארך בוודאי עוד עשרות שנים.
בכרומוזום 21 יש רק 225 גנים, אבל הוא מרתק מבחינה ביולוגית ורפואית מכיוון שנמצאים בו גנים הקשורים לכמה מהמחלות הקשות ביותר, בהן אלצהיימר ותסמונת דאון.
כל קבוצת חוקרים תצטרך לגלות גם את המאפיינים של החלבונים שהגנים אחראים על ייצורם. חלק מהחלבונים משמשים לבניית הגוף, אחרים משמשים כשליחים המעבירים מסרים בין התאים או מי שגורמים לתא להתרבות, להפסיק להתרבות או לבצע חילוף חומרים. כאשר יש פגם בגן, הוראות היצור לחלבון שלו מוטעות והוא מייצר חלבון פגום. היום ידוע על אלפי פגמים גנטיים העלולים לגרום למחלות. מדענים וחברות תרופות משקיעים תקציבי ענק בפענוח המבנה של החלבונים, במה שזכה לכינוי התעשייה הפרוטיאומית. תקוותם היא שהבנת המבנה של החלבונים יאפשר לעצב תרופות מדויקות יותר, שיעכבו את פעולות החלבון “הרע”.
אחד החלבונים המעניינים בכרומוזום 21 הוא זה שמיוצר לפי ההוראות המפורטות בגן בשם APP. כפי הנראה, הגן הזה עומד בתחילת שרשרת האירועים שגורמת לאלצהיימר. גנים אחרים – בהם הגן BACE2, שגם הוא נמצא בכרומוזום 21 – הופכים את החלבון לעמילואיד, המצטבר במוח וגורם למות תאי העצב, המאפיין את המחלה.
במקביל למאמץ לזהות את כל הגנים, מנסים המדענים לאתר את השונויות הגנטיות הקטנות שבין בני האדם. ההבדלים האלה הם תוצאה של שינוי באות ד-נ-א אחת ומכונים “Nucleotide Polymorphism Single” או בקיצור סני”פ. לרובם אין השפעה על האדם (כי הם נמצאים באזורים שלא מכילים גנים), אבל כמה מהם משפיעים על הסיכוי של אדם לפתח מחלה בשלב כלשהו בחייו או על רגישותו לתרופות. בגלל שהסני”פים הם המבדילים בין אדם לאדם, זיהוים צפוי להוביל למהפכה בטיפול הרפואי, לפתוח עידן שבו יהיה אפשר לבדוק את הפרופיל הגנטי של האדם ולבחור, בהסתמך על הפרופיל הזה, את הטיפול הרפואי המתאים לו ביותר.
{הופיע בעיתון הארץ, 9/7/2000}
