שלושה גנים בעקבות הסרטן

מחקר חדש של מדעני מכון ויצמן למדע, המצוי עדיין בתחילת הדרך, עשוי לסלול נתיב חדש לפיתוח שיטות ריפוי ממוקדות כנגד המחלה, באמצעות התקן גנטי זעיר

המסע לריפוי מחלת הסרטן – כדרכם של מסעות – הוא קשה ומפותל, וכולל עליות מעוררות תקווה, לצד ירידות מאכזבות. מחקר חדש של מדעני מכון ויצמן למדע, המצוי עדיין בתחילת הדרך, עשוי לסלול נתיב חדש לפיתוח שיטות ריפוי ממוקדות כנגד המחלה, באמצעות התקן גנטי זעיר. “הצלחנו להדגים את הרעיון בתרביות תאים במבחנה”, אומר פרופ’ רועי בר-זיו, מהמחלקה לחומרים ופני שטח שבפקולטה לכימיה, אשר עמד בראש צוות המחקר. “עם זאת, מורכבותו הרבה של הגוף האנושי – ביחס לתרביות תאים – מהווה אתגר עצום, המחייב שלבי פיתוח רבים וממושכים, על מנת ליישם את הרעיון כטיפול יעיל בבני אדם”.

כדי להציל את חייהם של חולי סרטן צריך הרופא המנתח להוציא את הגידול הסרטני מבלי לפגוע ברקמות הבריאות שמסביבו – משימה העשויה להיות מאתגרת. גם מתרופות נגד סרטן אנו מצפים כי יהרגו רק את תאי הגידול ולא תאים בריאים. אך למרבה הצער, רוב התרופות המצויות כיום בשימוש משמידות לא רק תאים סרטניים, אלא גם תאים בריאים, וגורמות לתופעות לוואי חמורות. הדור החדש של התרופות מתוכנן לפעול כך שיחסלו את התאים הסרטניים באופן ממוקד וסלקטיבי, ובדרך זו יצמצמו את השפעות הלוואי למינימום.

במחקר שהתפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Molecular Systems Biology דיווחו מדעני מכון ויצמן למדע, כי עלה בידיהם לייצר חישן גנטי זעיר, עשוי ממעגל די-אן-אי בעל שלושה גנים, אשר מזהה תאים סרטניים בדיוק רב והורג אותם ביעילות. ההתקן, שזכה לכינוי DPI) dual-promoter integrator), נוסה במבחנה ונמצא יעיל: לא רק שהוא מזהה והורג תאים סרטניים שונים, אלא הוא יכול אף להעריך את דרגת ה”סרטניות” של התא, וכך להבחין בין תאים טרום-סרטניים לבין תאים סרטניים.

“ידע מחקר ופיתוח” – הזרוע היישומית של מכון ויצמן למדע – הגישה בקשה לרישום פטנט על השיטה לייצורו של הננו-התקן. פרופ’ בר-זיו: “יידרשו מחקרים וניסויים רבים עד שנגיע לשלב שבו נוכל לנסות ולבחון את ההתקן בבני-אדם. תקוותנו היא, שבעתיד נוכל להשתמש בחישן המלאכותי כב’ננו-מנתח’ עצמאי שיוחדר לתאי הגוף, יקבל החלטות באופן עצמאי, ויהרוג את התאים הסרטניים בלבד”.

ה”ננו-התקן” מזהה את התא כסרטני בעזרת שני רצפי די-אן-אי המצויים במעגל שלו. אלה הם שני “פרומוטרים”, או “מקדמים”: מעין מתגים המקדמים את פעילות הגן, ומשפיעים על רמתה ועל העיתוי שלה. כך, לדוגמה, פרומוטרים של גנים לגדילה מעורבים בהתפתחות גידול סרטני. כאשר פרומוטרים כאלה מצויים במצב “מופעל” לעיתים קרובות מדי, או בעוצמה גדולה יותר מהנדרש, התא הופך לסרטני. בהתאם לכך, ההתקן המלאכותי תוכנת למדוד את רמת הפעילות של שני פרומוטרים כאלה. כאשר שניהם פעילים יתר על המידה, הוא יזהה כי זהו תא סרטני.

כאשר מוחדר הננו-התקן המלאכותי לתא, הוא מגיב לסביבתו, ומחקה את התנהגותם של הפרומוטרים המצויים בתא עצמו. אם התא הוא סרטני, והפרומוטרים שלו במצב “מופעל”, יעברו גם שני הפרומוטרים בחישן למצב “מופעל”. ברגע שההפעלה הכפולה מתרחשת, התא מזוהה כסרטני, וההתקן שולח אות לגן השלישי – הגן ה”מחסל”. גן זה מייצר חומר רעיל, אשר הורג את התא.

בנוסף לפשטותו, לננו-התקן החדש יש מספר יתרונות גדולים נוספים לעומת שיטות הריפוי הגנטיות הנהוגות כיום לצורך ריפוי סרטן. כך, במרבית שיטות הריפוי הגנטי, מזוהים התאים הסרטניים באמצעות איפיון גנטי יחיד, דבר הגורם לעיתים קרובות לטעויות בזיהוי, ולהשמדה של תאים בריאים בשוגג. השימוש בשני איפיונים גנטיים מבטיח זיהוי מדויק הרבה יותר. יתר על כן, ניתן לכוון את ההתקן המלאכותי כך שהגן ה”מחסל” יגיב רק כאשר הוא מקבל איתות בדרגה מסוימת: כלומר, אם הפרומוטרים – או אפילו אחד מהם – פועלים בצורה חלשה, הוא לא יגיב. כיוונון כזה יהווה אמצעי ביטחון נוסף שימנע הרג של תאים בריאים. בנוסף, הוא יאפשר להבחין בין תאים טרום-סרטניים לבין תאים סרטניים: בתאים סרטניים, אות הגדילה חזק יותר.

את המחקר ביצע ד”ר ליאור ניסים במהלך עבודת הדוקטורט שלו. ד”ר ניסים סיים את לימודי התואר שני בביולוגיה מולקולרית של הסרטן בהנחיית פרופ’ ורדה רוטר ממכון ויצמן. המחקר הנוכחי אמנם התמקד בסרטן, אך החוקרים מצפים כי האופי המודולרי של הננו-חישן יאפשר להתאים אותו לטיפול במחלות אחרות, וכן לצורך מיון מדויק של תאים בתרביות, ככלי עזר למחקר מדעי.