המנגנון העתיק של החיידקים שיכול לסייע בריפוי סרטן

בווידיאו: עוד על מחקרים הנעשים לטיפול בסרטן

מנגנון המכונה CRISPR עומד בשנים האחרונות במרכזה של מהפכה בעולם הגנומיקה ובשנים הבאות גם של עולם הרפואה. טכנולוגיה זו הובילה לפריצת דרך גם בתחום ההנדסה הגנטית. מקור המנגנון הוא לא אחר מאשר חיידקים והוא קיים כבר מיליארדי שנים, כחלק ממערכת הגנה של חיידקים מפני פריצה של וירוסים פולשים לתוך ה-DNA שלהם. מדענים מקווים שבתוך שנים ספורות נוכל להיעזר בטכנולוגיה זו כדי להשתיק גנים פגומים וכדי לתקן פגמים גנטיים שאחראיים על מחלות רבות, כולל מחלת הסרטן.

המידע התורשתי של כולנו שמור בתוך ה-DNA. הדבר אינו ייחודי כמובן לבני האדם ולתירס למשל יש כ- 35,000 גנים (יותר מלבני האדם). כדי להביא את המידע הגנטי לידי ביטוי הוא מועתק באמצעות RNA והופך לחלבונים שונים. החלבונים הם למעשה הזרוע המבצעת של התורשה והם משמשים בגוף בתפקידים שונים כדוגמת חלבוני מבנה, אנזימים, הורמונים ועוד.

מאז ריצוף הגנום האנושי הולכת ומסתברת מידת המורכבות של אותו עולם חדש שנגלה לבני האדם בשני העשורים האחרונים. למרות הזמן שחלף עדיין לא ידוע מה תפקידם של גנים רבים ברצף האנושי. אחת הדרכים הטובות ביותר ללמוד את התפקיד של גן מסויים היא להשבית אותו ולראות איזו פונקציה נפגעת כתוצאה מכך. עד כה האפשרות הייתה קיימת לעשות זאת למספר מצומצם יחסית של גנים מתוך 20,000-25,000 הגנים שנמצאים בגנום האנושי ולכן רב הנסתר על הגלוי.

הטכניקה המהפכנית שמסוגלת לבצע עריכה של גנים נקראת CRISPR והיא התגלתה במקור בחיידקים. ההגיון האבולוציוני הוא שבחיידקים מדובר במנגנון הגנה מפני גנים שמוחדרים באמצעות וירוסים ופלסמידים לתוך הגנום החיידקי. בשנים האחרונות מדענים מנסים לעשות שימוש במנגנון הזה על מנת לנסות לבצע עריכות של גנים בתאים שונים בבני אדם. ה-CRISPR הוא למעשה מערכת טבעית לחיתוך של DNA אבל כזאת שניתנת לתכנות. המנגנון יכול לפעול ישירות על הגנים, לשנות את הקוד ואולי גם לתקן אותו.

צוותים שונים של חוקרים בארה"ב עומלים כעת על יצירת ספריות של גנים אנושיים ותיעוד של תפקידם, זאת על ידי כיבוי שיטתי של אותם גנים באמצעות CRISPR. אודות להשבתה שיטתית של גנים בתאים אנושיים יוכלו למפות ולזהות את הגנים החיוניים. עד כה הצליחו הקבוצות השונות לזהות בין 1600 ל-1800 גנים חיוניים. השימושים האפשריים של הטכניקה הם עצומים - החל מהכנסת תכונות גנטיות לעוברים, יתושים מהונדסים גנטית שימנעו הדבקה במלריה, ריפוי מחלות גנטיות שונות והפיכה של חיידקים עמידים לרגישים לאנטיביוטיקה - וזו רק ההתחלה.

אחד היעדים החשובים של העוסקים בתחום הוא השימוש הפונציאלי של ה-CRISPR בתחום חקר וטיפול בסרטן.

השלב הראשון בתהליך הוא מיפוי מלא של הגנים החיוניים בסוגי סרטן שונים כמו סרטן הדם, גידולי מוח, סרטן המעי הגס, סרטן העור וסרטן צוואר הרחם. העתיד יכול להפוך את העיקרון של "רפואה מותאמת אישית" לקרובה הרבה יותר.

כבר שנים רבות שידוע כי סמנים מולקולריים של גידולים משתנים מסרטן לסרטן ואפילו מחולה לחולה. אבל הכלים להתמודד עם ההבדלים הללו באופן שיטתי היו מוגבלים. כעת חוקרים מ-MIT משתמשים בכלים מבוססי CRISPR לזיהוי המאפיינים השונים של כל גידול וגידול. התקווה של החוקרים היא לזהות את הגנים שמבדילים תאים סרטניים מתאים שאינם סרטניים, ולזהות אתרים שהם פוטנציאליים לטיפול.

חוקרים ממכון broad וממכון Dana-Farber לחקר הסרטן בבוסטון כבר עומלים על פרוייקט שאפתני בשל ACHILLES ששם לו למטרה למפות חולשות בלמעלה מ-500 רקמות סרטן. ידוע למשל כי גנים שעברו מוטציה יוצרים בקרה בלתי תקינה בתוך התאים המעורבים, והיבטים מסוימים של תקשורת מולקולריות אלה יכולות להיות חיוניות לגידול באותה מידה שבה הגן שעבר מוטציה חיוני להתהוות הסרטן. השיטה תאפשר לזהות טוב יותר את "רשתות הבקרה" מלבד המוטציות הידועות מה שיכול לסייע במציאות מטרות חדשות לטיפול בסרטן מעבר לאותם גנים שעברו מוטציה.

ללא ספק מדובר בכלי חשוב בחקר הרפואי בכלל ובחקר הסרטן בפרט. אם בתחילה עיקר השימוש בטכנולוגיה היה לצורך "מחיקה" של גנים, כעת ברור שבעתיד הם יוכלו לשמש גם לצורך הפעלה או השתקה של גנים ספציפיים למטרה של טיפול רפואי. מבחינה תיאורטית השמיים הם הגבול אבל המציאות מורכבת יותר. הכלי המחקרי הזה עדיין רחוק מלהפוך למוצר מדף מוכן לצורכי טיפול בקהל הרחב, ועל החוקרים יהיה עוד להתגבר על מספר רב של מהמורות וקשיים טכנולוגיים עד שנוכל לממש את הפוטנציאל המלא של ה-CRISPR.