מה שווים גנים אם אי אפשר לשלוט בהם?

 ד"ר אופיר חכים מהפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת בר-אילן מעביר את המוקד מהמוטציות אל מנגנוני הבקרה ששולטים בגנים הגורמים למחלה. הסוד טמון באופן שבו סליל ה-DNA מקופל בתוך התאים שלנו .

ד"ר חכים: "החידוש הוא ש-p53 משבש את התוכנית הגנטית מבלי שיעבור מוטציה או שמשהו ישתנה ברמתו בתא, ולכן דרך פעולה זו חמקה ממחקרים קודמים".

מחקר שבוצע באוניברסיטת בר-אילן מציע דרך התבוננות חדשנית על מחלות, בראשן סרטן, שנגרמות בגלל שיבושים גנטיים. מזה עשורים ידוע שסרטן נגרם על ידי מוטציות, כלומר שיבושים בקוד הגנטי, שגורמים להתפתחות וחלוקת תאים שלא לפי ה"תוכנית" התורשתית התקינה, אך פחות ברור כיצד משתנה אותה תכנית. הגישה הרווחת בחקר הסרטן ממוקדת באפיון גנים המשותפים לאנשים שחולים באותה מחלה. גישות אלה הובילו לתובנה מוגבלת יחסית, מאחר שגן אחד עשוי להיות פעיל בכמה סוגים של סרטן, אולם מבוקר באופנים שונים. במעבדה של ד"ר אופיר חכים החליטו במקום להסתכל על התוצר הסופי – התוכנית הגנטית – לחקור את המנגנון שגורם להתהוותה.

מוטציות בגן p53 מוכרות כבר כ-60 שנה כאחראיות על סוגים שונים של סרטן. המחקר שבוצע במעבדה של ד"ר חכים מצביע על יכולתו של p53 לגרום לנזקים השונים שהוא מחולל בביטוי הגנטי בסרטן גם בגרסתו התקינה, ללא מוטציות. 

כדי להבין את מהות המחקר, יש לזכור שבבני אדם רק 2 אחוזים מהחומר הגנטי DNA הם גנים שמקודדים לחלבונים שיבואו לביטוי בתאים של האורגניזם. 98 האחוזים הנותרים נחשבו עד לפני כמה שנים ל-"DNA זבל", אך היום ידוע שלאזורים אלה ב-DNA תפקיד מהותי מאחר שהם מכילים רצפים שמבקרים את ביטויים של הגנים. אתרי הבקרה נמצאים על פי רוב במרחק רב מהגנים שעליהם הם אחראים, מה שמקשה על החוקרים לדעת איזה אתר משפיע על גן כזה או אחר. מאפיין נוסף של DNA הרלוונטי למחקר הנוכחי הוא שמדובר במולקולה ארוכה מאוד– בכל תא בגופנו מקופל סליל DNA באורך של 2 מ'! קיפול ה-DNA מאפשר לו להידחס בתוך התא, אך אין מדובר בקיפול אקראי. בכל סוג תא ה-DNA מקופל באופן ייחודי, כך שאזורי בקרה מסוימים מתקרבים לגנים מסוימים ושולטים בביטוי שלהם. באופן זה תא עור נראה ומתפקד באופן שונה מתא דם, גם כאשר מדובר בתאים בעלי מטען גנטי זהה לחלוטין אצל אותו אדם.  

המחקר של ד"ר חכים ושותפיו, שהתפרסם בכתב העת המדעי Communications Biology מהוצאת Nature, כולל שילוב שיטות ייחודיות לזיהוי רצפי בקרה פעילים ולמדידת קיפול ה-DNA במרחב הגרעין. "גילינו ש-p53 משנה את הקישור שלו לרצפי בקרה שנמצאים בסמיכות מרחבית לגנים שביטויים משתנה במהלך התמרה סרטנית," מסביר ד"ר חכים. "בדרך כלל מזהים מרקרים לאפיון וטיפול בסרטן על ידי חיפוש מוטציות או שינויים בביטוי גנים חשובים. אף ש-p53 הוא אולי הפקטור הנחקר ביותר בסרטן, כי הוא עובר מוטציות ביותר מ-50 אחוזים ממקרי הסרטן, אנו חידשנו בכך במקום למדוד את התוצר הסופי, כלומר שינוי בביטוי, בדקנו את תהליך הבקרה באמצעות שילוב של מספר כלים מולקולריים וחישוביים מתקדמים שפיתחנו בבר-אילן. אחד החידושים במחקר שלנו הוא ש-p53 משבש את התוכנית הגנטית מבלי שיעבור מוטציה או שמשהו ישתנה ברמתו בתא, ולכן דרך פעולה זו חמקה ממחקרים קודמים.

הגישה שהצגנו, פרי עבודתן המשותפת של ד"ר מיכל שוורץ ואביטל סרוסי-פורטוגז, ניתנת ליישום בקלות יחסית בכל סוג של תא ופותחת דרך לזיהוי מנגנונים בהתפתחות מחלות ודרכים לטיפול."

למחקר שותפים חוקרים מהאוניברסיטה העברית, ומאוניברסיטת אל-קודס ברשות הפלסטינית, שעמם מתקיים שיתוף פעולה מחקרי מתמשך ומוצלח.

חלק אחר שמעסיק את החוקרים במעבדת ד"ר חכים הוא צמחים. החוקרים נעזרים בטכניקות שממפות את קיפול ה-DNA ומאפיינות את אתרי הבקרה שעליו כדי להבין אילו תכונות תורשתיות מעניקות לצמחים עמידות בפני תנאי עקה. למחקר זה חשיבות רבה מאחר שלנוכח שינוי האקלים וצמצום שטחי החקלאות מהסוג המוכר לנו, מתפתח צורך דחוף בטיפוח זנים עמידים של צמחים להזנת אוכלוסיית העולם הצומחת בקצב מהיר.