Frontiers for Young Minds

Frontiers for Young Minds
תפריט
תגלית חדשה פורסם: 31 בינואר, 2019

“דנ”א זבל“ וסרטן: מדוע האשפה שבתאים שלכם חשובה מאוד

תַקצִיר

בתוך כל תא בגופכם נמצא דנ”א. חלק מהדנ“א הזה אומר לגוף איך לייצר חלבונים. אולם הרבה מהדנ”א הזה אינו אחראי לייצור חלבונים, ויש הקוראים לו “דנ”א זבל“ .(Junk DNA) מחקר שהתבצע לאחרונה הראה כי שוֹנוּת (הבדלים בין פרטים) בקטע מסוים של ה”דנ“א זבל” עלולה להגדיל את הסכנה לחלות בסרטן. המדענים בדקו מִקְטָע “דנ”א זבל“ שנקרא MSR1 חֲזָרָתִי. הם הראו כי חזרות של MSR1 תחובות בקצה הַגֶּנִים שגורמים לסרטן, ליצירת מֵעֵין זנבות. עוד הם מצאו כי זנבות קצרים יותר הגדילו את הסיכון לחלות בסרטן הַשָּׁד ובסרטן הערמוֹנית. זהו ממצא מלהיב, כי הוא עשוי לאפשר אבחנה טובה יותר של מחלת הסרטן, וטיפולים טובים יותר בה.

בתוך כל תא בגוף שלנו מצויה מולקולה ארוכה ודקה הנקראת דנ”א. הדנ“א הוא ספר ההדרכה האישי של עצמכם, והוא מספר לגוף שלכם כל מה שהוא צריך לדעת! דנ”א קובע את צבע העיניים שלכם, את גוון העור, את הגובה שלכם ואפילו אם השרירים שלכם טובים יותר בספרינטים או בריצת מרתון.

בדיוק כמו בספר הדרכה רגיל, ההוראות שבדנ“א כתובות בסדרת אותיות. בדנ”א יש רק ארבע אותיות – A, T, G ו־C. שילוב של אותיות אלה מאיית את ההוראות לייצור חלבונים. חלבונים הם אבני הבניין של הַתָּאִים. המוח, הלב וכל שאר האיברים שלכם עשויים מהרבה חלבונים שונים. אותיות הדנ“א הדרושות להכנת חלבון אחד נקראות גֶּנִים. האם אתם יכולים לנחש כמה גֶּנִים יש בבן אדם? יותר מ־20,000!

נכון, בכל תא ותא בגופכם יש יותר מ־20,000 גֶּנִים – כל אחד מהם מאיית את ההוראות לייצור חלבון אחר! הגֶנים מסודרים בשורה לאורך מִבְנִים הנקראים כרוֹמוזוֹמים. כרומוזומים הם מולקולות ענקיות של דנ”א, שמְלֻפָּפוֹת ממש חזק כדי שיתאימו לגודל של תא. בכל תא של בן אדם יש 23 זוגות של כרומוזומים. באיור 1 אתם יכולים לראות את הקשר בין דנ“א, גֶּנִים, כרומוזומים ותאים.

איור 1 - אפשר לדמיין שכל תא הוא ספרייה.
  • איור 1 - אפשר לדמיין שכל תא הוא ספרייה.
  • בספרייה יש 23 זוגות של כונניות ספרים – ובתא יש 23 זוגות של כרומוזומים. על המדפים של כל אחת מכונניות הספרים יש ספרים – כל ספר הוא גֶּן. בספרייה יש שני עותקים מכל ספר, שכן כונניות הספרים הן בזוגות, זיכרו! בתוך הספרים יש את האותיות A, T, C ו־G בשילובים רבים, דבר היוצר את ההוראות ליצירת חלבון אחד.

הגֶנים הם קוד סודי לייצור חלבונים, ולכן לפעמים הם נקראים דנ”א מְקֻדָּד. אולם בין הגֶנים יש הרבה אותיות דנ“א מסוג אחר, שאינן אחראיות לייצור חלבונים. אזורים אלה נקראים דנ”א בלתי מקודד, כי הוא אינו חלק מהקוד הסודי של החלבון. בעבר, מדענים חשבו כי גֶּנים הם החלק היחיד החשוב בדנ“א. הם קראו למקטעי הדנ”א הבלתי מקודד “דנ”א זבל“, כי חשבו שהם אשפה! בחלק מה”דנ“א זבל” יש חזרות רבות של אותו רצף אותיות, שוב ושוב – אנו קוראים לזה דנ“א חֲזָרָתִי. כן, אני יודעת – למדענים אין הרבה דמיון! הסתכלו באיור 2 כדי לראות איך ”דנ“א זבל” מסודר סביב הגֶנים.

איור 2 - בכל כרומוזום (מדף ספרים) יש הרבה גֶּנים (ספרים).
  • איור 2 - בכל כרומוזום (מדף ספרים) יש הרבה גֶּנים (ספרים).
  • כל ספר מכיל את הקוד הסודי לייצור חלבון. אבל לא כל הספרים (הגֶנים) נמצאים זה ליד זה, בין הספרים יש גיליונות נייר מנותקים. לפעמים, גיליונות הנייר המנותקים נמצאים סמוך לגב הספר – כמו נספח נוסף. גיליונות הנייר מכילים אותיות של דנ“א, אבל הם אינם חלק מהקוד הסודי לייצור חלבונים. גיליונות הנייר הם ה”דנ“א זבל”. כמה מהמילים שעל גיליונות הנייר המנותקים חוזרות על עצמן מאוד, לדוגמה: חזרה על המילה CAT שוב ושוב שוב! כאשר רֶצֶף של אותיות חוזר על עצמו בגֶּנוֹם שוב ושוב, אנו קוראים לזה “דנ”א חזרתי“. Junk DNA = דנ”א זבל CAT = חתול Genes = גֶּנים.

שוֹנוּת בדנ“א

האם השתמשתם אי פעם בְּתֶזָאוּרוּס (אֶגְרוֹן)? זהו סוג מיוחד של מילון שמלמד אותנו על מילים שונות שיש להן אותה משמעות או משמעות דומה. למשל, אם תחפשו באֶגְרוֹן את המילה ”גדול“, ייתכן כי תמצאו את רשימת המילים: עצום, כביר, אדיר, ענקי. אני חושבת שתסכימו איתי שכֹּל המשפטים הבאים נכונים ושיש להם אותה משמעות, אף שנעשה בהם שימוש במילה מעט שונה:

החתול ישב על מחצלת מלוכלכת.

החתול ישב על מחצלת מטונפת.

החתול ישב על מחצלת מזוהמת.

אותו דבר יכול לקרות בדנ”א. האם אתם זוכרים שרצף האותיות שאומר לגוף איך לייצר חלבון אחד נקרא גֶּן? תדמיינו שאתם מסתכלים על האותיות של גֶּן בהרבה אנשים שונים. רוב האותיות יהיו זהוֹת בכל אדם ואדם, אבל מדי פעם יהיה שימוש באות אחרת, בדיוק כמו שימוש במילה חלופית מהאֶגרון! למשל, לו הייתם מסתכלים על גֶּן לצבע עיניים, הייתם מוצאים גרסה אחת לעיניים כחולות, אחת לעיניים ירוקות, אחרת לעיניים חומות ועוד אחת לעיניים אפורות. האותיות יהיו מעט שונות, אבל כולן גרסה נכונה של הגֶן. להבדלים התקינים הקטנים האלה אנו קוראים שוֹנוּת טבעית.

“דנ”א זבל“ וסרטן

גם ל”דנ“א זבל” יכולה להיות שוֹנוּת טבעית. לאחרונה, הראו ד“ר אנה רוז ועמיתיה כי שוֹנוּת טבעית ב”דנ“א זבל” עלולה להעלות את הסיכון לחלות בסרטן [1].

במחלת הסרטן תאים אחדים בגוף יוצאים משליטה. הם מתחלקים מהר מדי וגורמים להיווצרות גושים מסוכנים, הנקראים גידולים. מחלת הסרטן נפוצה מאוד – ייתכן שאתם מכירים אנשים שסובלים מסרטן או אולי שמעתם בחדשות סיפורים על חולי סרטן. מחלת הסרטן עלולה לתקוף אזורים שונים בגוף. סרטן הַשָּׁד מופיע בדרך כלל אצל נשים, ובערך אחת מתוך שמונה נשים תסבול מסרטן השד בנקודת זמן כלשהי בחייה [2]. סרטן הערמונית משפיע על גברים, והוא נפוץ כמו סרטן השד [2]. אם כך, איך שוֹנוּת טבעית ב“דנ”א זבל“ מגדילה את הסיכון לחלות בסוגי הסרטן האלה?

החוקרים בדקו סוג מסוים של ”דנ“א זבל” הנקרא MSR1 חזרתי. הם גילו שמִקְבָּצִים של MSR1 חזרתי נמצאים לעיתים קרובות קרוב מאוד לגֶנים. אחד מהמקבצים של ה־MSR1 נראה להם מעניין מאוד, כי מקבץ זה של “דנ”א זבל“ היה תחוב בקצה של גֶּן הידוע כגורם לסרטן. אם תסתכלו שוב על איור 2 תראו שגיליונות הנייר המנותקים (”דנ“א זבל”) נמצאים בין הספרים (גֶּנים) או תחובים בסוף הספר כנספח. במקרה זה, גיליונות הנייר המנותקים הם בעמודים האחרונים של הספר! אפשר לחשוב על ה־MSR1 החזרתי כעל זנב של הגֶּן הגורם לסרטן. המדענים רצו לדעת אם יש חשיבוּת לזנב ה־MSR1.

MSR1 חזרתי מעיד על שוֹנוּת טבעית רבה

ראשית, חוקרים בחנו את זנב ה־MSR1 באנשים רבים ושונים מהממלכה המאוחדת ומאוסטרליה, כדי לבדוק אם קיימת שוֹנוּת טבעית באורכו. הם מצאו שוֹנוּת רבה מאוד! הם מצאו מִגְוָן של אורכים, החל מזנב MSR1 קצר מאוד וכָלֶה בזנב ארוך מאוד (איור 3).

איור 3 - המדענים גילו כי MSR1 חזרתי (העיגולים הכחולים) יצר זנב בקצה הגן הגורם לסרטן (כמו הנספח של גיליונות הנייר המנותקים בכריכה האחורית של ספר באיור 2).
  • איור 3 - המדענים גילו כי MSR1 חזרתי (העיגולים הכחולים) יצר זנב בקצה הגן הגורם לסרטן (כמו הנספח של גיליונות הנייר המנותקים בכריכה האחורית של ספר באיור 2).
  • הם בדקו את זנבות ה־MSR1 בקבוצה גדולה של אנשים מהממלכה המאוחדת ומאוסטרליה, ומצאו שוֹנוּת טבעית באורך הזנבות. בחלק מהאנשים הזנבות קצרים מאוד, בחלק מהם הזנבות ארוכים מאוד ובאחרים – אורך ביניים כלשהו! Very short tail = זנב קצר מאוד Short tail = זנב קצר Long tail = זנב ארוך Very long tail = זנב ארוך מאוד Gene = גֶּן

זיכרו – הכרומוזומים מופיעים בזוגות, כך שלכל אדם יש שני גֶנים מכל סוג. פירושו של דבר שבכל אדם יש שניים מהגֶּנים גורמי הסרטן, ושני זנבות MSR1! כך, ייתכן כי על כרומוזום אחד יהיה זנב קצר, ועל האחר – זנב ארוך. לעומת זאת ייתכן כי יהיה זנב קצר על שְׁנֵי הכרומוזומים, או זנב ארוך על שְׁנֵי הכרומוזומים.

המדענים ידעו כי לעתים קרובות יש חשיבוּת לזנב שעל הגֶן בוויסוּת כמות החלבון שתיווצר מהגן הזה. אפשר לדמיין מֶתֶג בקרה על הגֶן – כאשר המתג במצב off לא מיוצר חלבון, וכאשר הוא במצב on מיוצר חלבון. או, אם לדייק – הגנים יכולים להיות מבוקרים על-ידי מֶתֶג עַמְעַם של אור. הגן אינו רק במצב off או on, אלא הוא יכול להיות במצב off, במצב של תאורה נמוכה, תאורה בינונית או תאורה חזקה! המדענים חשבו שאולי זנבות ה־MSR1 הם מתג העמעם של הגֶנים גורמי הסרטן. הם ביצעו ניסוי מורכב שהראה כי הזנב הקצר גָּרַם ליצירת הרבה יותר חלבון מאשר הזנב הארוך. כך, הם הוכיחו כי זנב ה־MSR1 הוא מֶתֶג העַמְעַם – הזנב הארוך הוא הַכִּוְנוּן של האור בעוצמה הנמוכה, והזנב הארוך הוא הַכִּוְנוּן של האור בעוצמה החזקה (איור 4).

איור 4 - זנב ה־MSR1 פועל כמתג עמעם על הגֶן הגורם לסרטן.
  • איור 4 - זנב ה־MSR1 פועל כמתג עמעם על הגֶן הגורם לסרטן.
  • הזנב הקצר הוא הכוונון לתאורה חזקה והוא גורם ליצירת כמות חלבון רבה, ולהפך – הזנב הארוך הוא הכוונון לתאורה חלשה, כלומר לא נוצר מהגֶן חלבון רב. Gene = גֶּן Short tail = זנב קצר Lots of protein = המון חלבון Bright light = תאורה חזקה Long tail = זנב ארוך Little bit of protein = מעט מאוד חלבון Dim light = תאורה חלשה

MSR1 חזרתי בסרטן השד ובסרטן הערמונית

אחר כך, החוקרים חשבו על משמעות התגלית בהקשר של סרטן. מדענים אחרים כבר מצאו כי בגידולים של סרטן השד ושל סרטן הערמונית יש רמות גבוהות של חלבון הנוצר-על ידי הגנים גורמי הסרטן [3]. ד“ר רוז ועמיתיה ראו שהזנב הקצר הוא המתג לתאורה החזקה, כלומר הוא הגורם לייצור רמות גבוהות של חלבון הגורם לסרטן (הסתכלו שוב על איור 4 כדי להיזכר בזה). אם כך, הם חשבו שאם לאדם יש בגֶן זנב קצר, ייתכן כי אדם זה נמצא בסיכון מוגבר לחלות בסרטן השד ובסרטן הערמונית.

ראשית, הם חקרו את סרטן השד. הם בדקו קבוצת נשים מהממלכה המאוחדת שחלו בסרטן השד, ומספר זהה של נשים שאינן חולות בסרטן השד. הם מדדו את אורך זנבות ה־MSR1 שהיו לנשים על הגֶן הגורם לסרטן בכל אחד מהכרומוזומים (זיכרו – לכל אחד יש שני כרומוזומים מכל סוג), וגילו שהסיכוי למצוא זנבות MSR1 קצרים גדול יותר בנשים שחלו בסרטן השד. למעשה, הם נעזרו בחישובים מתמטיים כדי להראות שאם לאדם יש זנב קצר על שני הכרומוזומים שלו, סיכוייו לחלות בסרטן השד בגיל צעיר גבוהים פי חמישה. אפילו זנב קצר על אחד מהכרומוזומים בלבד גורם לסיכון גדול פי שניים לחלות בסרטן השד.

אחר כך, הם חקרו את סרטן הערמונית. הפעם הם בדקו קבוצת גברים מאוסטרליה שחלו בסרטן הערמונית, ומספר זהה של גברים שלא חלו בסרטן הערמונית. שוב, הם גילו כי זנב ה־MSR1 הקצר העלה את הסיכון של הגברים לחלות בסרטן הערמונית. הם חישבו שזנב קצר בשני הכרומוזומים העלה את הסיכון של הגברים לחלות בסרטן הערמונית פי 1.5.

מה הלאה?

די מגניב לדעת כיצד הדנ”א שבתאים שלנו מְוֻסָּת. המדענים התלהבו מאוד לגלות שה־MSR1 החזרתי פועל כמתג עמעם. ההבנה כיצד גֶּנים מְוֻסָּתִים היא חלק חשוב של המדע כיום. אבל, האם אפשר להשתמש בזה כדי לעזור לאנשים? נראה שֶׁכֵּן!

סביר להניח כי הדנ“א שלכם לא השתנה מהיום שנולדתם, ולא ישתנה עד יום מותכם. פירושו של דבר שמדען יכול לקחת דגימת דם מאנשים בעודם צעירים כדי לבדוק מהו אורכו של זנב ה־MSR1 שלהם. כך המדענים יוכלו לדעת לאלה אנשים יש זנבות קצרים על הכרומוזומים שלהם, דבר שילמד אותם לאבחן אנשים שאצלם יש סיכון מוגבר לחלות בסרטן השד או בסרטן הערמונית. מידע זה יעזור לרופאים לעקוב ביֶּתֶר זהירות אחר מצבם של אנשים אלה, בתקווה לגלות את הסרטן בשלב מוקדם מאוד. פירושו של דבר, שלאנשים שמצויים בסיכון לחלות בסרטן יש סיכוי גבוה יותר להחלים מהסרטן.

אולם אנו גם צריכים לחשוב על הָאֶתִיקָה של כל בדיקה גנטית חדשה – הסתכלו בתיבה 1 כדי ללמוד עוד על אתיקה רפואית, ועל האם ד”ר רוז תבצע את הבדיקה על עצמה או לא!

תיבה 1 - מה הקשר בין אתיקה לגנטיקה?

אתיקה רפואית היא סוג של פילוסופיה המסתכלת על המוסּריותּ של ניסויים מדעיים – פשוט, האם נכון או לא נכון לבצע את המחקר. אתיקה רפואית חשובה במיוחד במדע רפואי, כי לעתים קרובות אנו עורכים ניסויים על בני אדם או על דגימות שנלקחו מבני אדם (כמו דגימות דנ”א). לפני התחלת פרויקט מחקר על-ידי מדען כלשהו, הוא צריך לקבל רשות מקבוצת אנשים מומחים הנקראים “ועדת אתיקה”. חברי הוועדה שוקלים אם נכון אתית לבצע את המחקר. בפרויקט המחקר הזה, השתמשתי בדגימות דנ“א מאנשים רבִּים – אבל לא מהדנ”א שלי עצמי. אין זה אתי להשתמש בדגימות דנ“א שלי. הדבר קריטי כי כאשר מבצעים מחקר ייתכן שלומדים משהו לגמרי בלתי צפוי. מה הייתי עושה לו גיליתי במקרה כי יש לי גןֶּ מוטַּנטְִי הגורם למחלה חמורּה חשוׂכּת מרפא? זו אחת מהשאלות החשובות ששוקלות ועדותֹ האתיקה. אולם כן הייתי רוצה לעבור את הבדיקה של אורך הזנב ב”דנ“א זבל”. הסיבה לכך היא שאף כי מחלת הסרטן היא מחלה חמורה מאוד, יש לה מרפא. לו הייתי מבצעת את הבדיקה ומגלה שאני בסיכון גדול יותר לחלות בסרטן, הייתי מוכנה יותר לקראת המחלה. הייתי נבדקת באופן קבוע, ואז, אם הייתה מתגלה אצלי המחלה, הייתי יכולה לקבל טיפול בשלב מוקדם יותר. אולם לו הּייתה בדיקה גנטית למחלה אחרת שאין לה טיפול, לא הייתי רוצה לבצע את הבדיקה – עבורי, הדבר היה יוצר יותר דאגות ללא תועלת. מה הייתם אתם עושים בכל אחד מהמצבים האלה?

ייתכן שגם אפשר יהיה ליצור טיפולים חדשים לסרטן. מחקר זה הראה לנו כי יש ל־MSR1 חזרתי חשיבוּת בהקשר של סרטן. לכן, אולי רוקחים יוכלו ליצור תרופה שאתגר המטרה שלה הוא MSR1 חזרתי. תרופה כזו יכולה להיות סוג חדש של כימותרפיה– תרופה הנלחמת בסרטן.

הבנת השינויים הגנטיים אשר מגדילים את הסיכון לחלות בסרטן חשובה מאוד להמשך המלחמה בסרטן. אני מקווה כי ממצא חדש זה יאפשר למדענים ולרופאים לאבחן את מחלת הסרטן מוקדם יותר, וליצור טיפולים חדשים ומשופרים. וכל זה ממה שנקרא “דנ”א זבל“!

לא כל כך זבל, בסופו של דבר, נכון?

מילון מונחים

דנ“א (DNA): הקוד הגנטי האנושי, המורכב מארבע ”אותיות“: A, T, G או C.

חלבון (Protein): אבני הבניין של כל תא בגוף.

גֶּן (Gene): מערך הדנ”א אשר נותן הנחיה ליצירת חלבון מסוים.

כרוֹמוֹזוֹם (Chromozome): שרשרת גדולה של דנ“א הנמצאת בכל תא בגופנו.

דנ”א בלתי מקודד (Non-coding DNA): אותיות הדנ“א שאינן חלק מגֶּן, ולכן אינן מאייתות הוראות ליצירת חלבון.

גֶּנוֹם (Genome): כינוי לכלל הדנ”א שמצוי על כל הכרומוזומים ביצור כלשהו.

שוֹנוּת טבעית (Natural variation): הבדלים זעירים בין הקוד הגנטי של אנשים שונים.

סרטן (Cancer): מחלה שבָּה חלק מהתאים בגוף יוצאים משליטה ומתרבים ליצירת גושים הנקראים גידולים.

כימותרפיה (Chemotherapy): תרופה שנלחמת בתאים סרטניים.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.


מקורות

[1] Rose, A. M., Krishan, A., Chakarova, C. F., Moya, L., Chambers, S., Hollands, M., et al. 2018. MSR1 repeats modulate gene expression and affect risk of breast and prostate cancer. Ann. Oncol. 29(5):1292–1303. doi: 10.1093/annonc/mdy082

[2] Cancer Research UK Website Statistics. Available at: http://www.cancerresearchuk.org/health-professional/cancer-statistics/risk/lifetime-risk (Accessed: March 1, 2018).

[3] Kontos, C. K., and Scorilas, A. 2012. Kallikrein-related peptidases (KLKs): a gene family of novel cancer biomarkers. Clin. Chem. Lab. Med. 50(11):1877–91. doi: 10.1515/cclm-2012-0247