מרחיבים את בנק המטרות

 

 

הסרטן מתחיל בגנים. כאשר גנים מסוימים מתבטאים יותר מדי, או פחות מדי, משתבשים מנגנוני הבקרה של התאים על תהליכי הגידול, הריבוי והמוות, דבר שבמקרים רבים, מוביל להתפתחות סרטן. אבל ברוב המקרים, ניסיונותיהם של מדענים רבים, במקומות שונים בעולם, לזהות סימנים גנטיים מוגדרים לנטייה להתפתחות סרטן, לא עלו יפה.

"ייתכן", אומר ד"ר עמוס תנאי, מהמחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית במכון ויצמן למדע, "שאי-ההצלחה בתחום זה נובעת מכן שאזורי החיפוש היו פשוט מוגבלים וצרים מדי". תפיסה זו הובילה את ד"ר תנאי, בשיתוף צוות רב-תחומי של מתמטיקאים וגנטיקאים משלוש קבוצות מחקר, לבצע חיפוש נרחב אחר סמנים לסרטן הערמונית ב"מדבר גנים" גדול. באמצעות שיטות חדשניות ורבות-עוצמה הם סרקו חלקים גדולים בגנום האדם, בחיפושם אחרי שינויים קטנים שיכולים להגדיל את הסיכון להתפתחות סרטן. זיהוי מיקומם ואופיים של שינויים קטנים אלה עשוי להגדיל במידה רבה את "בנק המטרות" שאליהן אפשר לכוון תרופות נוגדות סרטן שיפותחו בעתיד. ממצאים אלה פורסמו באחרונה בכתב-העת המקוון PLoS Genetics.

הרצפים הארוכים של הדי-אן-אי, המכונים "מדבריות גנים", קרויים כך מכיוון שהם אינם מכילים גנים שמקודדים מידע הדרוש לייצור חלבונים; אבל למעשה, הם אינם צחיחים. הגנים המקודדים חלבונים מהווים רק חלק קטן מהדי-אן-אי של גנום האדם. רוב המקטעים הגנטיים שאינם מקודדים חלבונים, ומאכלסים את "מדבריות הגנים", משפיעים על פעולתם של שכניהם, הגנים המקודדים חלבונים, ומבקרים אותם. כך, למשל, לפני שנים אחדות התברר שאחד מה"מדבריות" האלה, הממוקם בכרומוזום שמונה, וקרוי 8q24, מעורב בהתפתחות סרטן. מדובר ברצף גנטי שאורכו כ-500,000 בסיסים (ה"אותיות" של הצופן הגנטי). בזמן שבו התגלתה התגלית הזאת לא היו בידי המדענים כלים שיכולים לסרוק כמות כזאת של מידע. "אבל המהפכה החדשה בטכנולוגיית הפיענוח של רצפים גנטיים איפשרה לנו לחקור רצף גדול בניסוי אחד, ולהתמקד בגרסאות הגנטיות הקשורות לסרטן", אומר ד"ר תנאי.

יחד עם תלמידי המחקר גלעד לנדן ורם ישק ממכון ויצמן למדע, גרהרד קואצ'י ולי ג'יה מאוניברסיטת דרום קליפורניה, ומתיו פרידמן מאוניברסיטת הרווארד ואחרים, השתמש ד"ר תנאי בטכנולוגיות מתקדמות ומהירות למדידה של פעילות חלבונים על גבי הדי-אן-אי במטרה למפות חלק מכרומוזום שמונה, המשתרע לאורך כמה מיליוני בסיסים. תוצאות הסריקה הגנומית נותחו בשיטות מתמטיות חדשניות, שאיפשרו לחוקרים לתמצת את מיליוני המדידות שנאספו בניסוי ל"מפה גנטית", בה נצבעו מקטעים שונים ברצף הגנומי בצבעים שונים - בהתאם לזהות החלבונים הפועלים בהם.

המפה הובילה את החוקרים לזיהוי "נקודות חמות" - אזורים שבהם רצפי הדי-אן-אי אינם מקופלים אלא "פתוחים", ולכן נגישים לפעילות. בהמשך, במעבדה, הם התמקדו בנקודות החמות האלה, בודדו את הרצפים הגנטיים החשודים, והחדירו אותם - בטכניקות של הנדסה גנטית - לתוך תאים, במטרה לבחון את הדרך שבה הם ישפיעו על תיפקודם.

 

אחדים מרצפי הדי-אן-אי האלה תיפקדו כ"מגברים" - קטעי צופן המעצימים את הפעילות הגנטית. רצפי המגברים של חולי סרטן נתגלו כבעלי עוצמת פעילות גדולה פי כמה מרצפי המגברים באנשים בריאים - למרות שהשינוי ברצף הדי-אן-אי עצמו הוגבל לאות אחת בלבד. כך הצליחו המדענים לצמצם את רשימת השינויים הגנטיים החשודים בגרימת סרטן מאלפים רבים לכמה בודדים.

 

כאן עלתה השאלה: כיצד שינוי בנוקליאוטיד אחד (מתוך כ-500,000 ה"אותיות" המרכיבות את הרצף) יכול לגרום לסרטן? ואיזה גן, או גנים, בדיוק, מגבירים את פעילותם בהשפעת הגרסאות החשודות של המגברים הגנטיים שזוהו? ייתכן שהתשובה נמצאת קצת מעבר לשולי מדבר הגנים 8q24, בגן הקרוי Myc. פעילות מוגברת של גן זה קשורה לסוגים רבים של סרטן, ולכן המדענים מניחים שזהו הגן המושפע מהמגבר שבו חלו השינויים שמופו וזוהו.

 

הגן החשוד (Myc) הוא אמנם הגן השכן הקרוב ביותר למקטעים שבהם ממוקם המגבר הגנטי, אבל המרחק הפיסי האמיתי ביניהם גדול מאוד. המדענים סבורים שעל-אף המרחק הזה, מקיימים הגן והמגבר תקשורת ישירה ביניהם. סברה זו מבוססת על הדרך שבה הדי-אן-אי מתקפל ומתפתל כדי ליצור אריזה צפופה. המדענים סבורים שפיתולים צפופים אלה מאפשרים מגע פיסי בין שני המקטעים שמיקומיהם לאורך הרצף מרוחקים זה מזה. תופעה דומה נצפתה באחרונה במקטע אחר של 8q24, ולכן המדענים סבורים שייתכן שמדובר בתופעה נפוצה אשר מאפשרת למקטעים שממוקמים בלב "מדבר גנטי" להשפיע על גנים המקודדים חלבונים שממוקמים רחוק מהם. ד"ר תנאי: "אנו רגילים לחשוב על הצופן הגנטי כעל מעין ספר עצום ש'דפיו' (הגנים) ממוספרים ברצף, אבל למעשה הוא דומה יותר לספגטי - או לאינטרנט, שקיימים בו קישורים מכל מקום לכל מקום. עכשיו אנחנו מתחילים לפרום את הסבך הזה ואת הקשר שלו לסרטן, והממצאים שלנו מצביעים, כך אנו מקווים, על כיוונים חדשים לפיתוח דרכים עתידיות למניעה, לאיבחון ולטיפולים יעילים יותר."

 

ד"ר עמוס תנאי נולד במושב מולדת, וקיבל תואר ראשון ושני במתמטיקה מאוניברסיטת תל-אביב. בעת לימודיו לתואר השני הוביל צוות מחקר שפיתח אלגוריתמים בשביל חברת התוכנה "סכמה", ואז ייסד, יחד עם שותף, חברת הזנק לפיתוח טכנולוגיה לרשתות אופטיות, שנקראה "אופטיוורה טכנולוגיות". הוא ניהל את מחלקת המו"פ בחברה זו במשך שנתיים, אבל העניין שלו במדעי החיים הוביל אותו בחזרה לאוניברסיטת תל-אביב, שם קיבל תואר שלישי בביולוגיה חישובית בשנת 2005. אחרי שביצע מחקר בתר-דוקטוריאלי במרכז ללימודי פיסיקה וביולוגיה באוניברסיטת רוקפלר, חזר ד"ר תנאי לארץ והצטרף, בשנת 2007, למחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית במכון ויצמן למדע. "מה שמרגש במדע", הוא אומר, "הוא החידוש המתמיד. אתה יכול לשאול שאלות גדולות. אתה יכול למצוא להן תשובות. אבל התשובות האלה תמיד יובילו לרשימה של שאלות חדשות".

 

ד"ר תנאי נשוי לרותם ואב לשלושה ילדים. בזמנו הפנוי הוא אוהב לנגן ג'ז בפסנתר.