מסננים

01.06.2015

פרופ' איתן דומאני וד"ר ליבי הרצברג. שגיאות כתיב גנטיות

ידוע שבסכיזופרניה קיים מרכיב גנטי משמעותי. אבל כאשר מחפשים גנים מסוימים הגורמים למחלה, נתקלים בקושי: אמנם, אפשר למצוא מאות גנים הקשורים להתפתחות סכיזופרניה, אבל כל אחד מהם בנפרד מגביר את הסיכוי למחלה רק באופן זניח. אולם, ממצאים חדשים – שעלו בזכות שיתוף פעולה בין מדענים ממכון ויצמן למדע ועמיתיהם מהמרכז לבריאות הנפש "שלוותה", לבין בית-הספר לרפואה על-שם אייקהן ב"מאונט סיני", ניו-יורק – עשויים להצביע על מוצא מהתסבוכת הזו.

גנים מקודדי מחלות מזוהים, בדרך כלל, במסגרת חקר הגנום. הזיהוי מתבצע באמצעות השוואת מקטעים גנטיים של אלפי נבדקים – חולים ובריאים – וחיפוש אחר הבדלים קטנים, "אות" אחת המופיעה אצל כל נבדק באחת משתי גרסאות. אם, למשל, גרסה אחת מופיעה בתכיפות גדולה יותר בחולי סכיזופרניה, בהשוואה לשאר האוכלוסייה, אפשר להתחיל לשאול האם אותו הבדל קשור למחלה. אבל, כאשר ישנם מאות מועמדים אפשריים, הנתונים מתחילים להיראות כמו "רעש", שכן קשה לקבוע בוודאות אם הבדל כזה או אחר הוא אכן טעות ב"מלה", או שמא מדובר באיות חלופי. למעשה, רבות מהאותיות המוחלפות בגנום של חולים בסכיזופרניה מופיעות באזורים "לא מקודדים" – כלומר, במקטעים בגנום שאינם מכילים הוראות להכנת חלבונים, אלא אחראים, למשל, על ויסות רמות החלבונים. עובדה זו מכבידה על המחקר, כיוון שקשה לזהות בתנאי מעבדה את התיפקוד של מקטעים אלה. ד"ר ליבי הרצברג – שקיבלה תואר מוסמך בהנחיית פרופ' איתן דומאני מהמחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות במכון ויצמן למדע, ולאחר מכן למדה לתואר שלישי וסיימה במקביל לימודי רפואה, וכיום מתמחה בפסיכיאטריה ב"שלוותה" – החליטה להתמודד עם הקשיים האלה.

ד"ר הרצברג ופרופ' דומאני, בשיתוף עם פרופ' והראם הרוטוניאן מ"מאונט סיני", חקרו את הבסיס הגנטי של מחלות נפש. במעבדתו של פרופ' הרוטוניאן קיים מאגר נתונים, שנאסף ממספר גדול של מוחות שנתרמו למחקר, לרבות מוחות של חולי סכיזופרניה. המדענים מדדו את רמות האר-אן-אי שליח שיוצרים הגנים השונים, ושילבו נתונים אלה עם המידע הגנטי – כדי להבין איך משפיעות "טעויות הכתיב", שנמצא כי הן קשורות לסכיזופרניה, על התיפקוד של מיגוון רחב של תאי מוח. באמצעות הצלבת נתוני רמות האר-אן-אי שליח ממאגר המידע של פרופ' הרוטוניאן עם רשימת הגנים הקשורים לסכיזופרניה שזוהו במסגרת חקר הגנום, הצליחו המדענים ליצור מסנן, שבאמצעותו יכלו לזהות את המקטעים הגנטיים שבהם שגיאות הכתיב הקלות קשורות למחלה, וגם התבטאו במוח באופן ייחודי.

לאחר הסינון ניתחו המדענים את רשימת הגנים המצומצמת. שיטות שפיתח פרופ' דומאני לאורך השנים – ובעזרתן בוחנים את פעולותיהם של מספר גנים יחד (במקום לבדוק כל גן בנפרד) – הוכיחו את עצמן: מתוך הגנים הרבים שעלו במחקר הגנטי זיהו המדענים 19 גנים, אשר רמות האר-אן-אי שליח שלהם מתנהגות באופן דומה בחולי הסכיזופרניה. ממצא זה מרמז על קיומו של שיתוף פעולה בין אותם 19 גנים.

אך מה בדיוק עושה קבוצת הגנים הזאת – הרי הם יכולים להתנהג ולפעול במאות דרכים, ולהשפיע בכך באלפי צורות? כדי לענות על שאלה זו נערך ניתוח נוסף של הנתונים, וממנו עלה, כי קבוצת הגנים שזיהו המדענים קשורה לתיפקוד תעלות הסידן של התאים. תאי עצב מסתמכים על תעלות אלה, הממוקמות בקרומיהם, כדי לווסת את ספיגת יוני הסידן – מנגנון שמגרה את התאים לפעולה. הצלבת תוצאות הבדיקות עם נתונים מתחום חקר הגנום, ועם מאגרי נתונים ביחס להתנהגות חלבונים, איששו את ממצאיהם.

"ממצאים אלה מחזקים את התפיסה, כי ויסות סידן ממלא תפקיד מרכזי בסכיזופרניה", אומרת ד"ר הרצברג. "יחסי הגומלין הגנטיים שחשפנו עשויים להצביע על מטרות שאליהן אפשר יהיה לכוון תרופות ביעילות". פרופ' דומאני מוסיף: "בשלב הבא ננסה להבין כיצד בדיוק משתבש ויסות אותות הסידן
במהלך המחלה, וכדי לענות על שאלה זו, יש צורך במחקר נוסף". המדענים מקווים, שממצאים ותובנות אלה יסייעו בעתיד לפיתוח כלים מתקדמים לאיבחון חולי סכיזופרניה ולטיפול בהם.

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם