רופאים וחוקרים ישראלים חשפו רמה נוספת של מידע גנטי

צוות חוקרים ישראלי בראשות פרופסור גדעון (גידי) רכבי מהמכון לחקר הסרטן במרכז הרפואי "שיבא" בתל-השומר, הכולל חוקרים נוספים ממכון ויצמן למדע ברחובות ומאוניברסיטת תל-אביב, חשף רמה נוספת של מידע גנטי. התגלית החדשה, שפרטיה פורסמו בתחילת השבוע במאמר ראשי בכתב העת Nature, תאפשר יישומים רפואיים מתקדמים לצורך זיהוי הבסיס של מצבי מחלה שונים ופיתוח טיפולים בעתיד.

פרופסור רכבי מסר הבוקר (יום ד') כי התפיסה הבסיסית בביולוגיה גורסת, כידוע, שהמידע הגנטי בתא מקודד ברצף הדי-אן-איי. רצפי הדי-אן-איי משועתקים למולקולות אר-אן-איי, המתורגמות ליצירת חלבונים. והנה עתה קבוצת החוקרים הישראלית פיתחה שיטה מתקדמת יותר לזיהוי ולמיפוי של שינוי כימי (מתילציה) במולקולות האר-אן-איי המקודדות.

פרופסור גידי רכבי (מקור צילום: שיבא)

השיטה החדשה שפותחה במחקר מבוססת על נוגדן המזהה את השינוי הייחודי בשילוב טכנולוגיה חדשנית לקביעת הרצף של מיליוני מולקולות אר-אן-איי הנושאות אותו. המחקר מסכם את עבודת הדוקטורט של דן דומיניסיני, החוקרות ד"ר שרון מושקוביץ, ד"ר נינט אמריליו, ד"ר שלמון-דיבון, יסמין יעקב, קרן צסרקס וסיוון אוסנברג ממרכז חקר הסרטן ב"שיבא" וכן החוקרים ממכון ויצמן - ד"ר רותם שורק ותלמיד המחקר שלו שרגא שוורץ, ומאוניברסיטת תל-אביב - פרופסור מרטין קופיק ותלמיד המחקר שלו ליאור אונגר.

השיטה שפותחה אפשרה לראשונה מיפוי מלא של הגנום לזיהוי האתרים הנושאים את השימור הכימי. השיטה גם חשפה את העובדה כי מיקומם איננו אקראי: התגלו עשרות אלפי אתרים, באזורים שחשיבות ידועה בכל הקשור לביטוי הגנים על גבי מולקולות האר-אן -איי. נמצא כי מרבית הגנים המתבטאים בתא, נושאים שינוי זה.

החוקרים השוו בהמשך עבודתם את הדפוס שהתגלה באדם, לזה של עכברים. נמצאו שימורים אבולוציוניים מרשימים, דבר המעיד על חשיבות וכלליות המנגנון. כן נמצא שרמה זו של אינפורמציה חיונית לשרידותו של התא, וביטול הפעילות גרם למותם של התאים. ניסויים נוספים הראו שינויים בתגובה לתנאי סביבה משתנים. הוכח שהמנגנון חשוב לבקרת עיבוד והבשלת מולקולות האר-אן-איי. החוקרים אפיינו קבוצה של חלבונים הנקשרים ספציפית לאר-אן-איי שעבר את השינוי ומשמשים לבקרת התהליכים בתאים.

פרויקט הגנום האנושי הפתיע כידוע את העולם המדעי כאשר התברר שמספר הגנים של האדם קטן בהרבה ממה ששוער על-סמך מורכבות התאים, הרקמות והאורגניזם בכללותו. בשנים האחרונות מתברר שנוסף למידע הגנטי המקודד ברצף הדי-אן-איי, קיימות רמות נוספות של בקרה הקרויות בשם הכולל אפי-גנטיקה ("מעבר לגנום"). מנגנוני בקרה אלו מאפשרים יצירת מגוון עצום של חלבונים ובקרה מדויקת על ביטוייהם. מן המנגנונים האפי-גנטיים שנחקרו בשנים האחרונות למדו כיצד שינויים כימיים של הדי-אן-איי ושל חלבונים, תורמים ליצירת מורכבות ביטוי הגנים.

עבודת המחקר הזו חושפת לראשונה מנגנון חדש וכללי שבו שינוי ספציפי שחל באר-אן-איי, מבקר את ביטוייהם של אלפי גנים ופותח צוהר לזיהוי ולחקר תפקידם של השינויים הכימיים הרבים - למעלה ממאה - הקיימים באר-אן-איי.

מעבר לחשיבות התגלית הבסיסית, לעבודה זאת עשויות להיות השלכות יישומיות רבות, סבורים החוקרים. שיבוש בבקרת ביטוי גנים, בתהליכי מחלה שונים, יכול לנבוע מפגיעה שחלה במנגנון ויסות המתילציה.
קשה לטפל במצבי מחלה דוגמת סרטן או ניוון מוחי, הנגרמים ממוטציה בדי-אן-איי, כיוון שהנזק לדי-אן-איי הוא בלתי-הפיך. שינויים אפי-גנטיים לעומת זאת, קלים יותר ל'תיקון'. לכן, לפי ההערכות, יש פוטנציאל יישומי בחשיפת המנגנון החדש . לדוגמה: אנזים המעורב בוויסות מתילציית האר-אן-איי, המוכר כבר שנים אחדות, גורם לחלבון מסוים לפתוח בתהליכי השמנה ובתסמונת מטבולית. המחקר החדש יאפשר בחינת טיפולים למצבים אלה.