הינך נמצא כאן

ארבעה צעדים

מדעני מכון ויצמן פיתחו שיטה המאפשרת לבצע עשרות אלפי שינויים מכוונים בדי-אן-אי של תאים חיים ולמדוד את השפעתם
23.08.2012

 
 
יכולתנו לקרוא את הדי-אן-אי התקדמה בצעדי ענק בעשורים האחרונים, אך יכולתנו להבין את הצופן הגנטי ולשנותו, כלומר, לשכתב את ההוראות המקודדות בדי-אן-אי, נשארה מאחור. מחקר חדש של מכון ויצמן למדע מציע דרך להתקדם בפיצוח הצופן הגנטי בדרך של הכנסה יעילה של מקטעי די-אן-אי רבים, מתוכננים בקפידה, לתאים חיים, ומדידת השפעתם. המחקר התפרסם באחרונה בכתבי-העת המדעיים Nature Biotechnology ו-Nature Genetics.
מימין:  פרופ' ערן סגל, ד"ר עדינה ויינברג, ד"ר אילון שרון,  ד"ר יעל קלמה, מיכל לבוא, בועז שני ומאיה לוטן-פומפן. שפה גנטית

עד עכשיו, ביצוע שינוי מתוכנן ברצף הדי-אן-אי היה תהליך איטי ומייגע: אפשר היה לשנות בבת אחת רק מקטע אחד של הדי-אן-אי, דבר שנמשך מספר שבועות. זמן נוסף נדרש כדי לבחון את תוצאותיו של כל שינוי. במחקר החדש פיתחו מדעני מכון ויצמן למדע טכנולוגיה המאפשרת להכניס בעת ובעונה אחת עשרות אלפי מקטעי די-אן-אי, שתוכננו בשיטתיות, לעשרות אלפי תאים חיים - ולמדוד בניסוי אחד ובדיוק רב את ההשלכות של כל אחד מהשינויים שהוכנסו.

"השיטה המהירה תקדם באופן משמעותי את יכולתנו להבין את 'שפת' הדי-אן-אי. קריאת גנום שלם של אדם הפכה למשימה מהירה למדי, אך מה בדיוק כתוב בגנום הזה? הרי הגנום נראה כמו רצף ארוך של אותיות שמשמעותן, לרוב, אינה ברורה", אומר ראש צוות המחקר, פרופ' ערן סגל, מהמחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית ומהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא במכון ויצמן למדע. "רק לקרוא את הדי-אן-אי, זה כמו לנסות ללמוד שפה זרה באמצעות האזנה לאנשים המדברים אותה בלבד. השיטה שלנו תעזור לנו לזהות מילים בשפת הדי-אן-אי ולהבין את משמעותן".
הקשר בין פעילות גנים לבין מספר אתרי הקישור לחלבוני בקרה, אשר קיימים באזור הבקרה של כל גן. גוונים של אדום וירוק מציינים את רמת פעילות הגנים(אדום מסמן רמת פעילות גבוהה). הגרף האפור מראה את הרמה המרבית אליה מגיעה הפעילות של כל אחד מחלבוני הבקרה

"הבנת הנקרא" של הדי-אן-אי יכולה, בין היתר, להסביר את פשר ההבדלים הגנטיים הזעירים בין אנשים שונים. כך אפשר יהיה להבין איזה הבדל גורם להתחוללותן של מחלות שונות בבני-אדם מסוימים. השיטה עשויה גם להוביל לפיתוח טכניקות לריפוי גנטי, המתבססות על החדרת גנים חדשים או רצפי בקרה משודרגים במטרה לתקן פגמים גנטיים.


במחקר הנוכחי בדקו המדענים היבט חיוני של שפת הדי-אן-אי: איך מקודדת הבקרה על ביטוי גנים בדי-אן-אי, כלומר כיצד כתובות ההוראות המכתיבות את עוצמת הפעילות של כל גן בצופן הגנטי. כיוון שרמת הפעילות של הגן היא גורם מרכזי בתיפקוד התא, שאלה זו נחקרת זה עשרות שנים, ונחשבת לאחת השאלות המרכזיות בביולוגיה מולקולרית.

השיטה איפשרה למדענים לבודד גורמים שונים ולבדוק את השפעתם על רמת הפעילות של הגן. כך הצליחו ללמוד כיצד גורמים שונים מגדירים את "שפת הבקרה", ואף להדגים כיצד משפיעה בחירה מושכלת של שינויים ברצף על הגורמים האלה, בדרך שמאפשרת השגה של רמות פעילות שונות של גנים.

השיטה החדשה מורכבת מארבעה שלבים, המבוססים על שילוב חדשני של טכנולוגיות קיימות. השלבים הם: יצירת 50,000 רצפים גנטיים שונים בשבבי די-אן-אי, החדרה מאסיבית של הרצפים במקביל ל-50,000 תאים שונים, מיונם בעזרת מכשיר למיון תאים המסוגל לקרוא את רמת הגן ה"מדווח", ופיענוח הרצף הגנטי בדרך של ריצוף מקבילי בכמויות גדולות.

במחקר השתתפו תלמידי המחקר אילון שרון, טלי רווה-צדקה ומיכל לבוא, עוזרת המחקר ד"ר יעל קלמה ועמיתת המחקר ד"ר עדינה ויינברגר ממכון ויצמן למדע, וכן ד"ר זוהר יכיני מהטכניון ומ"מעבדות אג'ילנט" שבקליפורניה.
 
 

 

 

לשיתוף:

 

 

 

 

אינסטגרם