האם בקרוב נוכל לתקן את הדנ"א ולהעלים מחלות גנטיות?
שורה של פיתוחים בחקר הגנטיקה מקרבים את היום שבו נוכל לטפל במחלות נדירות ואולי אפילו להכחידן. המירוץ הטכנולוגי הזה מערב לא רק כסף, אלא גם אגו — והרבה ממנו
פורסם ב"הארץ" בתאריך 26/04/2019
מנוע, חשמל, מחשב, אינטרנט. מה הלאה? התרגלנו למהפכות גדולות, אבל היום קצב חידושי האנדרואיד והאייפון מאכזב אותנו. מדי שנה אנחנו מתלוננים על הדגם החדש שמביא שיפורים, אך לא נושא עמו מהפכות. איפה המכוניות המעופפות? כבר כאן? איפה הרובוטים? כבר כאן? ומתי המחשב ינצח את האדם בשחמט? זה כבר קרה מזמן. התפנקנו, ועכשיו — כשהמהפכה הגדולה הבאה מתרחשת לנגד עינינו — אנחנו כבר עייפים מלהבחין בה.
מסתובבים בינינו אנשים לא מתוקנים. עדיין נולדים תינוקות עם פגמים משמעותיים. בחלקנו מתפתחים פגמים וקלקולים במהלך השנים. הקלקולים האלה הורגים אותנו ופוגעים באיכות החיים, ובמקרים רבים אנו מורישים אותם לדורות הבאים. כן, הדנ"א שלנו מכיל טעויות קטלניות. זה אך טבעי שברצף הארוך של כשלושה מיליארד "אותיות" המרכיבות את הדנ"א שלנו, או "הגנום" שלנו, יש טעויות. אלה טעויות שירשנו מהורינו או כאלה שנוצרו במהלך חיינו. לטעויות האלה אנחנו קוראים מוטציות. בסיס אחד ("אות") או יותר ברצף הארוך של הדנ"א נמחק או מתחלף בבסיס אחר. לא כל שינוי גנטי פוגע בנו. להפך: האדם המודרני הוא התוצאה האבולוציונית של הצטברות של שינויים גנטיים רבים, שיצרו בסופו של דבר את האדם כפי שאנו מכירים אותו היום. בעוד שחלק מהשינויים מובילים ליתרון אבולוציוני, חלק מהמוטציות קטלניות ופוגעות בנו.
סיסטיק פיברוזיס, לדוגמה, היא המחלה הגנטית הנפוצה ביותר במערב. המחלה פוגעת קשות בחולים בה, הסובלים בעיקר מבעיות כרוניות במערכת הנשימה, במערכת העיכול ובאיברים נוספים. הסיבה למחלה היא חלבון פגום המקודד על ידי גן אחד, הממוקם בכרומוזום 7 ונקרא CFTR. החלבון המדובר מכיל פחות מ–1,500 חומצות אמינו, ומספיקה טעות אחת כדי לגרום למחלה כרונית שאינה ניתנת לריפוי.
אבל אולי יהיה ניתן לרפא אותה בעתיד. סיסטיק פיברוזיס היא מחלה מונוגנית — כלומר, כזו שנגרמת משינוי בגן בודד. את הגן הפגום צריך לקבל משני הורים נשאים. כששני ההורים נושאים את הגן הפגום, יש 25% סיכוי שייוולד תינוק חולה, ו–50% סיכוי שייוולד תינוק נשא למחלה, שיוכל להעביר את המוטציה לדור הבא. בשנים האחרונות חלה התקדמות משמעותית בטיפול במחלה. חוקרים גילו מוטציות ייחודיות בגן, שאיפשרו פיתוח של תרופות מותאמות גנטית, ששיפרו באופן ניכר את שרידות החולים. זו מהפכה של ממש. לא עוד תרופה למחלה, אלא תרופה לחולה.
אבל סיסטיק פיברוזיס היא רק דוגמה. בעולם מוכרות כיום יותר מ–4,000 מחלות מונוגניות, ועוד מחלות רבות עם בסיס פוליגני (הנגרמות משיבוש בכמה גנים). חלק מהמוטציות כלל אינן עוברות בתורשה, אלא מתפתחות בעובר, או מתפתחות יותר מאוחר בחיים מתנאי סביבה מסוימים. אך בבסיס הרבה מחלות עומדת עובדה פשוטה אחת והיא שהדנ"א שלנו אינו מושלם.
האם ניתן לתקן את הדנ"א? האם ניתן להעלים מחלות גנטיות? כיום אנחנו עדיין לא יודעים לתקן דנ"א של בני אדם. אנחנו יודעים לאתר, למיין ולמנוע לידת עוברים עם פגמים ברורים שיובילו למחלות. בדיקות סקר גנטיות ובדיקות סקר בהריון הם הכלים שבהם נעזרת הרפואה כדי לאתר ולסנן פגמים גנטיים. לעתים הגנטיקה גם מאפשרת זיהוי מוקדם בקרב חולים, עוד בטרם התפתחו אצלם תסמיני המחלה. אך האם נוכל גם לתקן פגמים גנטיים אלו בעתיד הקרוב? זוהי המהפכה הטכנולוגית הבאה.
הקרב על הקריספר
המהפכה הזאת מתרחשת בימים אלה, והיא עשויה לשנות את האנושות יותר מהמצאת המחשב או האינטרנט. הפעם, אנחנו המידע, ואנחנו מתכנתים את עצמנו. אם נשתמש בטכנולוגיה החדשה בזהירות ובחוכמה, יש לנו את האפשרות להעלים את המחלות הגנטיות ואולי אף לשפר את האדם, את איכות החיים שלנו ואת אורך החיים שלנו. אנחנו עומדים להחזיק בידינו את המפתח לתכנות האדם, לשיפורו או חלילה להשמדתו.
ב–1987 גילו חוקרים יפנים מאוניברסיטת אוסקה, כנראה במקרה, מקטעי דנ"א שחזרו על עצמם בחיידקים, בדרך כלל ליד גנים מסוימים. במשך השנים הבאות חוקרים מרחבי העולם גילו שמקטעי הדנ"א האלה הם העתקים של דנ"א השייך לווירוסים שתקפו את החיידק. מערכת ההגנה של החיידק היא מנגנון משוכלל, המשמיד את הווירוס התוקף, מבתר את הדנ"א של הווירוס התוקף ושומר דוגמאות שלו בתוך הדנ"א של החיידק עצמו. הדבר דומה לטייס שהפיל מטוסי אויב וסימן לעצמו כוכבים למזכרת, אך הרבה יותר יעיל. החיידק שומר וזוכר את דוגמאות הדנ"א של הווירוס התוקף ומכין את עצמו למתקפה הבאה. כאשר וירוס דומה יתקוף שוב את החיידק, הוא יזהה את התוקף מהר יותר ויגיב יעיל יותר להתקפה. החיידק הוא מערכת משתכללת. הוא מגיב ולומד להתגונן.
עולם המדע לא קיבל את התגליות האלה בקלות. ב–2005 שלוש קבוצות של חוקרים שניסו לפרסם מאמרים על האופן שבו חיידקים מבצעים את חיתוך הדנ"א והדבקתו נדחו בידי המגזינים המובילים בתחום. מדענים לא האמינו שלחיידקים יכולה להיות מערכת חיסון לומדת, כמו שיש ביונקים. אך המאמרים פורסמו בסופו של דבר, והמהפכה יצאה לדרך. ספקנות היא הכוח המוביל את המדע. הרבה ספקנות, וקצת אגו. הרבה אגו, אולי.
ב–2012 נחשפה פריצת דרך משמעותית: טכנולוגיית קריספר (CRISPR, ראשי תיבות של clustered regularly interspaced short palindromic repeats). שתי חוקרות, ג'ניפר דאודנה האמריקאית ועמנואל שרפנטייה הצרפתייה, הינדסו את מערכת ההגנה החיידקית CRISPR–Cas9, באופן שבו ניתן יהיה לערוך כל דנ"א — גם של בני אדם. שנה לאחר מכן פנג ז'נג, חוקר צעיר מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, הראה כיצד להשתמש ב–CRISPR–Cas9 כדי לערוך דנ"א של יונקים, תוך שהוא מדגים זאת על תאי עכבר ותאי אדם. בינתיים דאודנה, שרפנטייה וז'נג מעבירים חלק ניכר מזמנם לא רק במעבדה, אלא גם בבתי המשפט, במאבקי קניין רוחני אלה מול אלה. זוהי אולי דרכה של כל מהפכה גדולה. אם ניזכר במהפכת החשמל ובמאבקי הזרמים שניהלו אדיסון, טסלה ווסטינגהאוס, נוכל להבין טוב יותר את המשולש דאודנה־שרפנטייה־ז'נג.
הקרב בין התורמים הרבים לפיתוח הטכנולוגיה הוא לא רק על כסף. הוא על הרבה כסף, וכנראה גם על פרס נובל. האנושות תזכור את מי שהוביל אותה מקלקול לתיקון. בפברואר 2017 פסק משרד הפטנטים וסימני המסחר האמריקאי לטובת ז'נג, וקבע כי ז'נג והצוות שבמסגרתו הוא פועל במכון ברוד (Broad) הם הראשונים שהדגימו חיתוך דנ"א בתאי אדם, ובכך איפשרו את היישום הרפואי של הטכנולוגיה. האירופאים, לעומת זאת, נוטים בינתיים לדאודנה ולשרפנטייה; באחרונה פסל משרד הפטנטים האירופי את פטנט הקריספר של ז'נג ומכון ברוד, ואף העניק פטנט חדש לשרפנטייה ולדאודנה.
לרפא את ילדי הבועה
בריאן מאדו, אמריקאי בן 44 הלוקה בתסמונת האנטר, נכנס להיסטוריה בסוף 2017 כאדם הראשון שעבר עריכת גנום בתוך גופו. תסמונת הנטר היא עוד מחלה מונוגנית הנובעת ממחסור בגן או מגן פגום. למאדו, שכבר עבר 26 ניתוחים, "הושתל" גן שלא היה קיים בגופו. תוספת הגן החסר לא נעשתה באמצעות CRISPR–Cas9, אלא בעזרת טכנולוגיית עריכה גנטית ישנה יותר. רופאים אומרים כי נדרשים לפחות 1% מתאי הכבד שיקלטו את הגן המושתל כדי לנסות ליצור את ההשפעה המקווה. בשלב זה נראה כי הרופאים המטפלים במאדו לא ממהרים לקחת קרדיט על הניסוי הדרמטי. בפרסומים שהופיעו לפני כמה חודשים כלל לא הופיעו שמות החוקרים או המטפלים במאדו, והניסוי תואר כהחלטה של אדם בודד שאין לו מה להפסיד. היום, כמעט חצי שנה מאז הניסוי, אנחנו בעיקר יודעים שמצבו של מאדו טוב, אך לא ברור אם המטרות הושגו. מה שכבר ידוע, זה שאדם נוסף כבר טופל בניסוי דומה, במסגרת מחקר בקליפורניה.
אלפי חוקרים ברחבי העולם נמצאים כעת במירוץ טכנולוגי לטיפול במחלות ואולי אף להעלמתן. דור חדש של חוקרים צעירים מגויס כיום למהפכה. פרופ' עידו עמית, ד"ר אסף ווינר וד"ר עידו יפה ממכון ויצמן הצליחו לשכלל ב–2016 את יכולות הקריספר לעבודה בתא בודד. עבודה זו זיכתה את פרופ' עמית בפרס רפפורט לחוקר צעיר בתחום המחקר הביו־רפואי. ולא רק הם עוסקים במחקר נמרץ. ד"ר איל הנדל, שחזר באחרונה מחמש שנים באוניברסיטת סטנפורד, הקים מעבדה חדשה באוניברסיטת בר־אילן. להנדל מטרה משמעותית ולא צנועה: לפתח כלי מבוסס קריספר לתיקון מחלות מונוגניות וסרטן. כמטרה ראשונה הוא בחר את מחלת "ילדי הבועה" (מחלת כשל חיסוני משולב חמור, או SCID). גם במקרה זה, פגם גנטי גורם לילדים להיוולד ללא מערכת חיסונית מתפקדת. הנדל בונה מערכת שבה התיקון הגנטי יבוצע מחוץ לגוף החולה. תאי גזע פגומים ממערכת הדם יישאבו אל מחוץ לגוף, יתוקנו באמצעות טכנולוגיית קריספר ויוחזרו לגוף החולה. המטרה היא לגרום לגן המתוקן לייצר חלבונים תקינים במקום אלה הגורמים למחלה. האתגר הגדול העומד בפני הנדל הוא לדייק בנקודת החיתוך של הדנ"א, כדי שהתיקון יהיה יעיל ולא יפגע בנקודת דומות אחרות בגנום. אם יצליח, יהיה זה עוד שלב חשוב ביכולת שלנו לתקן את הגנום ולהעלים מחלות.
הנדל עובד עם פרופ' רז סומך, המטולוג, חוקר מחלות חסר־חיסוני ומנהל מחלקת ילדים בבית החולים שיבא. לזכותו של פרופ' סומך ניתן לזקוף ב–2015 את הוספת הבדיקה הגנטית למחלת החסר החיסוני לסל הבריאות ולבדיקת הדם המתבצעת ביילוד ביומו הראשון. ישראל היא אחת המדינות הראשונות בעולם שבה הוכנסה הבדיקה לסל הבריאות הכללי, והיא צפויה להציל את חייהם של כ–25 ילדים כל שנה. תינוקות המאובחנים במחלה מטופלים כיום באמצעות השתלת מוח עצם. בעתיד, אם יצליחו הנדל וסומך במשימתם, ניתן יהיה גם לתקן את הגן הפגום ולהציל יותר ילדים. קומה אחת מעל פרופ' סומך, במחלקת ילדים ב', יושב ד"ר אסף ויונטה, נפרולוג ילדים וחוקר, שחזר לבית החולים שיבא אחרי שהות ממושכת בבית החולים לילדים בבוסטון. הוא התמקצע שם בחקר מחלות מונוגניות, ובפרט בחקר מחלות גנטיות של הכליות ודרכי השתן. בהיעדר תמיכה כספית ממשרד הבריאות, הוא מנסה למצוא מימון כדי לבצע סריקת גנום, מקיפה ככל האפשר, לילדים המגיעים למחלקה.
האם טכנולוגיות חדשות כאלו רק יעלימו מחלות, או שיוכלו גם לפתוח מירוץ חדש לשיפור האדם? האם נתקן גנים כדי לרוץ מהר יותר, או לחשוב טוב יותר? ברור, שכמו כל טכנולוגיה חדשה ומתקדמת, ניתן גם לדמיין שימושים לרעה שעלולים להיות בה, ואת הסיכונים הנלווים. נראה שהסכנה הגדולה הקשורה בקריספר היא היכולת לא רק לערוך ולתקן את הגנום של עוברים, אלא היכולת לבצע תיקונים בתאים העוברים בתורשה. במילים פשוטות יותר, אנחנו עומדים בפני האפשרות של שיפור ותכנות של מינים חדשים. רוב מדינות העולם אוסרות כיום על מחקרים וניסויים המאפשרים עריכה גנטית הניתנת להורשה, אבל הגבולות לא תמיד ברורים. חלק גדול מן המחקר הגבולי מתבצע כיום במדינות כמו סין, שמאפשרות לחוקרים חופש גדול יותר בתחום זה. ההיסטוריה, אומר יובל נח הררי, החלה כשבני אדם המציאו את האלים, והיא תסתיים כשבני האדם יהפכו לאלים. מהר יותר מאי פעם אנו הופכים לאלים — יוצרים ומשנים חיים. אם הדנ"א שלנו הוא קופסת פנדורה, נראה שהיא כבר נפתחה לרווחה, על כל היהלומים והפחמים שבה.
את ההשראה למאמר הזה ספגתי בעיקר מד"ר אסף ויונטה מבית החולים שיבא ומד"ר איל הנדל מאוניברסיטת בר־אילן. כל הטעויות הן שלי ושלי בלבד.
Comments