מדווחים מהשטח

כיצד להחדיר גן מדווח המספר על המתרחש בתאי איבר חולה, מבלי שהגוף יפרק אותו

מימין: ד”ר בתיה כהן, פרופ' מיכל נאמן, ויקי פלקס וקרן זיו.

ביולוגים המתמודדים עם הצורך לקבל מידע בזמן אמת על האירועים המתחוללים בעולם המולקולרי משתמשים בשירותיהם של “גנים מדווחים”, המשדרים נתונים מדויקים הישר ממוקדי ההתרחשויות התוך-תאיות. מדען המעוניין ללמוד על פעילותו של גן מסוים, מצמיד אליו, בשיטות של הנדסה גנטית, גן מדווח העוקב אחריו. הפעלה של הגן המדווח מייצרת חלבון שניתן לזיהוי בקלות. לדוגמה, GFP הוא אחד הגנים המדווחים הנפוצים, משום שכאשר הוא מתבטא כחלבון, הוא “מכריז” על נוכחותו באמצעות אור ירוק שהוא פולט. דיווח זה מאפשר למדענים לקבל מידע אמין על המקומות, הזמנים והעוצמה שבהם מופעל הגן, מנגנוני הבקרה על הפעלתו, וכדומה.
עם זאת, בגלל התפזרותו של האור ברקמות הגוף, היכולת לאתר את המוקד ממנו נפלט האור נמוכה. כדי לפתור את הבעיה, מנסים חוקרים לאתר גנים מדווחים שפעילותם ניתנת לזיהוי באמצעות מכשירי דימות בתהודה מגנטית (MRI). אולם, כל הגנים שהוצעו עד כה כמועמדים לתפקיד זה מחייבים מתן חומר נוסף, שיאפשר למכשיר ה- MRI לזהות את האיתות של הגן המדווח. חומרים אלה אינם מסוגלים לעבור דרך מחסומים טבעיים שונים בגוף, וכך נמנעת הגישה של הגנים המדווחים לאיזורים חשובים רבים. כך, לדוגמה, הם אינם יכולים למסור מידע על התפתחות העובר (המוקף במחסום השלייה), או על מערכת העצבים המרכזית (הנמצאת מאחורי מחסום הדם-מוח).
פרופ' מיכל נאמן וד”ר בתיה כהן מהמחלקה לבקרה ביולוגית במכון ויצמן למדע, יחד עם תלמידות המחקר ויקי פלאקס וקרן זיו, הצליחו באחרונה ליצור עכברים מהונדסים גנטית, הנושאים גן מדווח חדש ומבטיח, המסוגל להתגבר על בעיות אלו. הגן המדווח, הקרוי פריטין, מקודד חלבון הממלא תפקיד חשוב בגוף: הוא לוכד ברזל מהתאים ומנטרל אותו. ייצור עודף של חלבון הפריטין, בשיטות של הנדסה גנטית מגדילה את אגירת הברזל בתאים. בשינויים אלו ניתן להבחין באמצעות MRI, ללא צורך במתן חומר חיצוני נוסף כלשהו.
במחקר שתוצאותיו פורסמו בכתב-העת המדעי Nature Medicine, הראו החוקרות כי הפריטין פועל כגן מדווח מדויק, יעיל ואמין. דיווחיו מהכבד, מתאי האנדותל (התאים המדפנים את כלי הדם) ומשלבים שונים במהלך ההתפתחות העוברים של עכבר, נקלטו היטב במכשיר ה- MRI. ד”ר כהן: “גישה זו עשויה לסייע בחקר פעילותם של גנים שונים בתהליכי התפתחות, ובמעקב אחר תאים נודדים בגוף. כמו כן אפשר יהיה להשתמש בשיטה בחקר מודלים של מחלות שונות, למשל בכבד ובמוח, ובמעקב אחר התפתחות גידולים”.