הינך נמצא כאן

המתמטיקה של הסרטן

מדעני המכון מציעים דרך מקורית להסקת מסקנות מ"ערימות" המידע הגנומי הקשורות לסרטן
29.05.2013

רופאים השואפים להתאים טיפול אישי לכל חולה סרטן ניצבים בפני חוסר ודאות גדול. האם הגידול מתפתח במהירות? כמה "אלים" צריך הטיפול להיות? ואיזה טיפול עשוי להיות היעיל ביותר?

לשאלות האלה עדיין אין תשובות חד-משמעיות, וזאת למרות שבעשור האחרון הצטברו כמויות אדירות של מידע על הגנום האנושי, של אנשים בריאים וחולים כאחד. למעשה, כמות המידע האדירה היא חלק מהבעיה. סרטן הוא מחלה של גנים פגומים, אך לבני-אדם יש למעלה מ-20 אלף גנים, כך שרופא המנסה להגדיר גידול מסוים מבחינה גנטית מתמודד עם אתגר בעל ממדים עצומים.

מימין: ד"ר מיכל שפר, ד"ר יותם דרייאר ופרופ' איתן דומאני. טיפול יעיל
 
מדעני מכון ויצמן מציעים דרך מקורית ופשוטה יחסית להסקת מסקנות מ"ערימות" המידע הגנומי הקשורות לסרטן. פרופ' איתן דומאני וד"ר יותם דרייאר, מהמחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות, פיתחו אלגוריתם הקרוי Pathifier, שיכול לסייע לחוקרים ולרופאים לחזות את מהלך ההתפתחות של  גידול סרטני על סמך הפרופיל הגנטי שלו. כפי שדווח בכתב-העת של האגודה הלאומית האמריקאית למדעים (PNAS), הצליחו המדענים, יחד עם החוקרת הבתר-דוקטוריאלית ד"ר מיכל שפר, להשתמש ב-Pathifier כדי לזהות תת-סוגים של סרטן שלא היו ידועים קודם, שהם בעלי פרוגנוזות שונות.
 
כפי שמשתמע משמו, ה-Pathifier  מנתח מסלולים ביוכימיים (באנגלית pathways), כלומר שרשרות של תגובות ביוכימיות השולטות בחיי התא, שכל אחד מהם כולל כ-20 עד 30 גנים. כ-500 מסלולים כאלה ידועים למדע. בכל גידול סרטני, לפחות כמה מהמסלולים אינם מתפקדים כראוי. למשל, אם קיים שיבוש במספר מסלולים האחראים לצמיחת התא, הוא מתחלק ללא ריסון, וכך נוצר גידול אשר ממשיך להתפתח. מידת השיבוש של מסלולים שונים היא שונה בסרטנים שונים ובכל חולה וחולה.
 
Pathifier משווה מידע גנומי מתאים סרטניים ומתאים בריאים, ונותן "ציון שיבוש" לכל מסלול ביוכימי. הסכום של ציונים אלה מהווה את הפרופיל של הגידול. המדענים מאמינים, כי פרופיל זה יכול לעזור בהערכת מידת התוקפנות של הסרטן, מאפשר לחזות את סיכויי הטיפול בו באמצעות תרופה מסוימת, ואולי אף יוכל לסייע בזיהוי תהליכים ביוכימיים מרכזיים, שבעתיד יהוו יעד לשיטות ריפוי חדשות.
 
היות שהאלגוריתם החדש מתמקד במסלולים ובתהליכים ביולוגיים, הוא נותן תמונה אמינה יותר של תכונות הסרטן – לעומת שיטות העוקבות אחר גנים בודדים. "זה כמו לבחון מכונית באמצעות בדיקת פעילות המנוע, הבלמים ומערכות אחרות שלה, במקום לפרק אותה לגורמים בסיסיים ולהסתכל על כל החלקים והברגים בנפרד", אומר פרופ' דומאני. יתר על כן, השיטה היא אמינה, מפני שהיא מסתמכת על ניתוח מאגרים גדולים של מידע גנומי ממאות חולים. יחד עם זאת, השיטה גם יעילה, מפני שהיא מתמקדת במידע חיוני בלבד, ואינה מנסה לכלול מספר עצום של פרטים גנומיים.
 
במחקר החדש הפעילו המדענים את אלגוריתם ה- Pathifierלבחון סרטן מוח מסוג גליובלסטומה. ידוע ממחקרים גנטיים קודמים, כי חולים עם סוג מסוים של סרטן זה חיים זמן ממושך יותר מאשר אחרים. בהסתמך על הפרופיל של הגידולים הצליח האלגוריתם לבודד תת-קבוצה של חולים שאכן חיים זמן ממושך יותר, לעומת שאר החולים הסובלים מאותו סוג סרטן. בנוסף, באמצעות ה-Pathifier זיהו המדענים שלושה מסלולים ביוכימיים בסרטן המעי הגס, שמידת השיבוש שלהם יכולה לחזות את תוחלת החיים של החולים.
 
ה-Pathifier יכול לשמש ככלי מחקר אשר מאפשר למדענים לעבד באופן אמין מידע גנומי הקשור לסרטן. אך בעתיד הוא יוכל להוביל לפיתוח סמנים שיעזרו לרופאים לבחור טיפולים מתאימים לחולים שלהם. סמנים אלה יהיו מבוססים על מדידה של רמת כימיקלים שונים המעידים על פעילותם של מסלולים ביוכימיים מרכזיים. הרופאים יסתמכו על סמנים אלה כדי להעריך את פרופיל השיבוש של הגידול.  
הטבלה מרכזת את "ציוני השיבוש" של מאות חולים עם גידול במוח: כל שורה מתייחסת למסלול או תהליך ביוכימי, וכל עמודה – לדגימה מחולה מסוים. כל צבע מסמל מספר – ערך "ציון השיבוש" של המסלול הביוכימי, כפי שחושב עבור החולה. כחול כהה מצביע על פעילות נורמלית של המסלול הביוכימי ברקמת מוח בריאה, לעומת אדום כהה המצביע על סטייה חזקה מהתנהגות נורמלית. קבוצת הדגימות של תאי מוח מאנשים בריאים מופיעה כפס אנכי כחול כהה, המסומן TgS7, המופיע באמצע הטבלה. הפס המסומן TgS15 מתאר את תת-הקבוצה של חולים בעלי תחזית הישרדות לזמן ממושך יותר
 
 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם