זיהוי מטען גנטי באמצעות בדיקת דם
|
|
|
מטען גנטי בבדיקת דם פשוטה
|
|
|
|
במחקרנו האחרון הראנו שאנו יכולים לקרוא את כל המטען הגנטי של עובר באמצעות בדיקת דם פשוטה, בשבוע העשירי להריון. זאת לעומת מיפוי גנטי שמתבצע כיום באמצעות בדיקת מי שפיר שיש בה סיכון להריון. בבדיקות הקיימות היום, שגם אינן פולשניות, ניתן לבדוק שינויים גדולים מאוד בכרומוזומים בלבד, לדוגמה בתסמונת דאון | |
|
|
|
הצלחתם להראות שניתן לזהות את המטען הגנטי כולו באמצעות בדיקת דם, זאת חדשה מדהימה.
שומרון: "במחקרנו האחרון בשיתוף המחלקה לגנטיקה ולהפריה חוץ גופית בבית החולים בילינסון, שפורסם בכתב העת Genome Research, הראנו שאנו יכולים לקרוא את כל המטען הגנטי של עובר באמצעות בדיקת דם פשוטה, בשבוע העשירי להריון. זאת לעומת מיפוי גנטי שמתבצע כיום באמצעות בדיקת מי שפיר שיש בה סיכון להריון. בבדיקות הקיימות היום, שגם אינן פולשניות, ניתן לבדוק שינויים גדולים מאוד בכרומוזומים בלבד, לדוגמה בתסמונת דאון. באמצעות בדיקת דם שנלקחת מהאישה בשבוע 12-10 להריונה, קוראים האם ישנם יותר עותקים מכרומוזום "21". אם מתגלים עותקים רבים יותר מכרומוזום זה, המשמעות היא שהם הגיעו מהעובר מכיוון שהאם בריאה וכמות העותקים שלה מאוזנת. המיקוד הזה הוא רחב ביותר. זה כמו להסתכל על כדור-הארץ מהחלל ולשאול האם יש יבשת נוספת. הבדיקה שלנו מעלה את המיקוד פי מיליון ובנוסף היא מתבצעת מבדיקת דם פשוטה ולא ממי השפיר".
כיצד הצלחתם להגיע לממצאים אלו?
שומרון: "חיפשנו תכונות דנ"א של העובר ששונות מתכונות הדנ"א של האם. באמצעות שיטה חישובית, מצאנו מספר תכונות שונות כגון גודלו והרכבו. כאשר חיברנו את כל התכונות הללו וצברנו את כל הסטטיסטיקות יחדיו, זיהינו שיכולת ההפרדה שלנו בין הדנ"א של האם והדנ"א של העובר היא מוחלטת. ברגע שקראנו את הדנ"א בצורה עמוקה מספיק, נוכחנו לדעת שלמעשה אנו יכולים לקרוא את כל הדנ"א של העובר מתחילתו ועד סופו. הראנו שהצלחנו למצוא את המוטציות הנקודתיות באותם עוברים".
אילו תגליות נוספות הראיתם בחיזוי מחלות באמצעות בדיקת דם?
שומרון: "במחקר נוסף הראנו שאנו יכולים לחזות רעלת הריון וסוכרת הריון באמצעות בדיקת דם שנלקחת בשליש הראשון של ההריון. במסגרת המחקר עקבנו אחרי אלפי נשים בהריון, לקחנו מהן בדיקת דם ראשונה בשבוע העשירי להריון והקפאנו אותה. בחלק מההריונות, הנשים סבלו מרעלת הריון ומסוכרת הריון. חזרנו לבדיקות הדם שהוקפאו בשבוע העשירי להריון (שלב בו כל הנשים היו בריאות), ושאלנו האם אנחנו יכולים לבנות באמצעות בדיקת דם, כלי שידע לזהות מי מהנשים תחלנה ברעלת הריון. הוצאנו מולקולות רנ"א מהדם והשווינו את הבדיקות לקבוצת ביקורת. מצאנו 'מרקרים' שיכולים להעיד איזו אישה תחלה בסיכוי גבוה בסוכרת הריונית במהלך ההריון, על בסיס בדיקת דם שנלקחה בשלב כה מוקדם בהריון. בדיקה כזאת לא קיימת היום, אבל ברעלת הריון יש כבר פתרון טיפולי. בעקבות מחקר שפורסם לפני כשנה, ישנו אישור מאז 2018, לתת אספירין במינון נמוך למי שנמצאת בסיכון גבוה לחלות ברעלת הריון. לגבי סוכרת הריונית, הרופאים ממליצים לשנות את התזונה".
|
'שיתוק' מוטציות של גנים בסרטן השד
|
|
|
|
אבן שואבת לסטודנטים יצירתיים [צילום: קורינה קרן]
|
|
|
|
|
|
לקחנו עכברות, יצרנו בהן גידולים ראשוניים של סרטן השד. לפני הניתוח וגם תוך כדי הניתוח להוצאת הגידול הראשוני, הזרקנו את מולקולת הרנ"א שסנתזנו לגידולים הראשוניים, במטרה להשתיק את הגנים הרלוונטיים ולמנוע את המעבר מהגידול הראשוני לגידול שניוני. כעשרים יום לאחר הסרת הגידול הראשוני החזרנו את העכברות למרפאה במעבדה, כדי לבדוק אצל איזו מהן ישנה חזרה של הגידול ואצל איזו לא | |
|
|
|
ספר על התגלית שלכם במחקר הגנומי של סרטן השד.
שומרון: "בסרטן השד אנו עובדים על מאגרי מידע גדולים, חלקם ממאגרי מידע בינלאומיים. אנו מחפשים גנים שמעורבים בחלק פחות נחקר בסרטן, החלק של יצירת הגרורות. בדרך כלל עוסקים בגידולים הראשוניים ובאופן בו ניתן להסיר אותם, ואילו אנו מנסים להבין כיצד למנוע מתאים שמסתובבים בדם, כמו אלו מהגידול הראשוני, להשתחרר מהגידול, לעבור לדם ולהכות שורש במקומות חדשים. מה הם אותם מנגנונים שמאפשרים לגנים לבוא לידי ביטוי וכיצד אפשר להשתיק אזורים מסוימים בגנום, כדי שלא יבטאו גנים המאפשרים את המעבר מהגידול הראשוני לגידול השניוני. לצורך כך, אנו מסתכלים על מנגנונים של שלד התא. כדי לעבור מהגידול הראשוני לגידול השניוני, התאים הממאירים צריכים לשנות את שלד התא, להתכווץ לתוך מערכת הדם, לחדור חזרה במקום חדש ואז להיפתח שוב. חיפשנו מוטציות בגנים שמעורבים בתנועתיות של התאים ושיערנו שאם ניפגע בהם, העכברות יצליחו לחיות עם הגידול שלהן בצורה סבירה, ולא יהיה צורך להסיר את הגידול.
"כיצד הגענו לאותם הגנים? ראינו שאותם הגנים בסרטן השד יכולים להתחמק מאותה בקרה ויכולים לייצר יותר גרורות. במסגרת הניסוי, סנתזנו מולקולה קצרה של רנ"א שיכולה לפגוע באותם תאים ולהשתיק אותם. לקחנו עכברות, יצרנו בהן גידולים ראשוניים של סרטן השד. לפני הניתוח וגם תוך כדי הניתוח להוצאת הגידול הראשוני, הזרקנו את מולקולת הרנ"א שסנתזנו לגידולים הראשוניים, במטרה להשתיק את הגנים הרלוונטיים ולמנוע את המעבר מהגידול הראשוני לגידול שניוני. יצוין כי תאי סרטן השד שעבדנו עליהם יוצרים גרורות לריאות. כעשרים יום לאחר הסרת הגידול הראשוני החזרנו את העכברות למרפאה במעבדה, כדי לבדוק אצל איזו מהן ישנה חזרה של הגידול ואצל איזו לא. בקבוצת הביקורת אשר לה הזרקנו את הרנ"א עם תרופת ביקורת, ראינו שיש בריאות בין 10-5 מוקדי גרורות שנוצרו לאחר הסרת הגידול הראשוני בשד. בעכברות להן הזרקנו את הג'ל שיודע לשחרר את הרנ"א בעל היכולת להשתיק את אותם הגנים, לא היו גרורות".
זאת תגלית בעלת חשיבות רפואית משמעותית בטיפול בסרטן השד. האם היא עברה לשלב הניסויים הקליניים?
שומרון: "זאת אכן תגלית משמעותית ששימחה אותנו מאוד. שלחנו את העכברות לפתולוג שבחן אותן בצורה עיוורת מבלי לדעת מי מקבוצת הניסוי ומי מקבוצת הביקורת. הוא קבע שגם באיברים אחרים אין גרורות, הגוף נמצא נקי בעקבות הזרקת מולקולות הרנ"א שידעו להשתיק את הגרורות. חזרנו על הניסוי מספר פעמים כדי לוודא את התוצאה. על התגלית הזאת, שפורסמה לפני שנתיים, האוניברסיטה רשמה פטנט, וזאת תגלית שממתינה לשלב הבא של ניסויים קליניים.
"במהלך השנתיים האחרונות עבדנו על שיפור מולקולות הרנ"א שמשתיקות את הגרורות. אנו מנסים למצוא תרופות קיימות שיכולות להשתיק את הגרורות ומקווים שהאישור לשימוש בהן לטובת המטרה הזאת יהיה מהיר יותר. בינתיים, אנו ממשיכים לחקור את המולקולות הקטנות, ובמקביל, חברת 'רמות' של האוניברסיטה מציגה את התגלית לחברות פארמה מתאימות בתקווה שאחת מהן 'תרים את הכפפה' לטובת מימון התרופה ופיתוחה".
|
הקלה על תסמיני דיכאון כרוני
|
|
|
|
|
|
במסגרת המחקר בימים אלה, אנו לוקחים עכברים במודל דיכאון ומחזירים להם לנקודה מסוימת במוח וירוס המכיל את אותם הגנים שמשתנים, כדי להבין האם ניתן להקל על תופעות הדיכאון רק באמצעות שינוי של אותן מולקולות בודדות במוח | |
|
|
|
כיצד בצעתם את המחקר הגנומי על דיכאון?
שומרון: "באחד הניסויים, שנעשה בשיתוף הפרופסור דויד גורביץ שעימו אנחנו עובדים בלא מעט מחקרים, חשפנו 80 קווי תאים של מתנדבים לתרופות נגד דיכאון. בדקנו ברמת הרנ"א את כל השינויים האפשריים באותם תאי דם שנראים 'סובלים' מול אלו שאינם נראים 'סובלים'. מצאנו גנים המעידים על היכולת לחזות טיפולים יעילים לעומת אלה שאינם יעילים, מה שהוביל אותנו להשערה שגם בבני אדם אותן מולקולות רנ"א משתנות בהבדל בין כאלה שמגיבים לטיפול לכאלה שאינם מגיבים. התחלנו את הניסוי כבר לפני כשלוש שנים בשיתוף עם בית החולים 'שלוותה', שם אוספים לנו בדיקות דם מחולים, כאשר הם מגיעים לשם לראשונה לאשפוז, ובנוסף גם חודש לאחר הטיפול.
"לקחנו את בדיקות הדם הללו בין 'מגיבים' ללא 'מגיבים' בשתי נקודות הזמן וביצענו פרופילים מלאים של רנ"א. באותו עולם של רנ"א מצאנו מולקולות שהשתנו, במקביל לאותו ניסוי שעשינו על קווי התאים של המתנדבים. המטרה שלנו היא בסופו של דבר למצוא, באמצעות בדיקת דם פשוטה, מולקולות רנ"א היכולות לנבא מי יגיב ומי לא יגיב לתרופות השונות. במסגרת המחקר בימים אלה, אנו לוקחים עכברים במודל דיכאון ומחזירים להם לנקודה מסוימת במוח וירוס המכיל את אותם הגנים שמשתנים, כדי להבין האם ניתן להקל על תופעות הדיכאון רק באמצעות שינוי של אותן מולקולות בודדות במוח. אנחנו עובדים באופן עקבי על הבנת המנגנון, כשלב ראשון, כדי להבין כיצד להיערך בהמשך. בעתיד, אפשר יהיה אולי לעורר בבני אדם את אותו הגן במוח באמצעים חדשניים, כגון, משאף המחדיר את אותם וירוסים לתאי העצב באף ומשם למוח".
|
|
|
סביבת עבודה ידידותית [קורינה קרן/Nature]
|
|
|
|
|
|
חשבתי שציורי נופים יהיו פחות מעניינים ולכן בחרתי לתלות ציורי חיות, כי בכל בוקר עם הגעתך למעבדה אתה בוחר איזו חיה אתה היום | |
|
|
|
כיצד אתה מתמודד כמדען עם דילמת משפחה וקריירה?
שומרון: "'אני נשוי ואב לשלושה ילדים, ויכול להעיד על עצמי שאני אבא מעורב מאוד. כשנסעתי עם בת זוגי לפוסט דוקטורט בארה"ב, היינו כבר הורים לתינוק כבן שנה. ברור שזה לא היה פשוט לעזוב את הארץ אבל ידענו שזה לתקופה זמנית. חזרנו ארצה עם ילד בן חמש ופעוטה. טרם נסיעתנו, בת זוגי עבדה כשמונה שנים כעורכת דין, וכשנסענו התפנתה להיות אם לתינוק וללמוד תואר במנהל עסקים (MBA). לאחר סיום לימודיה עבדה ב-MIT וכששבנו ארצה מיד התחילה לעבוד בהייטק. כך למעשה גם מבחינתה תקופת הפוסט הייתה הזדמנות נפלאה מבחינה מקצועית."
במעבדה של הפרופסור שומרון לא תלויות כרזות של מדע, אלא ציורים של חיות שהוא צייר. שומרון מעיד על עצמו שהוא אוהב לצייר נופים, דמויות וחיות. "חשבתי שציורי נופים יהיו פחות מעניינים ולכן בחרתי לתלות ציורי חיות, כי בכל בוקר עם הגעתך למעבדה אתה בוחר איזו חיה אתה היום". מאחוריו תלויה תמונת נמר, וכשאני שואלת אותו למה דווקא נמר, הוא עונה: "נמר היא חיה מפחידה, מרשימה מאוד, שועטת קדימה אל עבר הטרף שלה עם חושים מחודדים. אבל בסוף היום נמר שייך למשפחת החתולים, כמו אלו שיש לכל אחד בשכונה".
|
|