האם ניתן לרפא מחלות על ידי התערבות בחומר התורשתי של האדם? הריפוי הגני, שרבים תלו בו תקוות ליישום מיידי. טומן בחובו הבטחות גדולות, אך יישומו נתקל עדיין בקשיים.
שנת 2020: אדם בעל חזות מודאגת יושב בחדר המתנה בבית-החולים. לפני זמן מה אובחן גידול סרטני בגופה של אשתו והיא הוזמנה לסדרת טיפולים. מאחד החדרים שלאורך המסדרון יוצא רופא ומחייך אל האיש חיוך מרגיע. "התעודד", הוא אומר לו, "בניגוד לשנים שעברו יש בידינו כלים מצויינים לטיפול בבעיה". הבעל מעלה על פניו חיוך קל. "אנו מעבירים אותה למחלקה א' לסדרת טיפולים ראשונה". מסביר הרופא. "אולי כדאי שתחכה במסעדה", הוא מניח יד מרגיעה על כתפו, "נוח שם יותר". הרופא נפרד מהאיש, מתרחק במורד המסדרון, ונעלם מאחורי דלת הנמצאת בקצהו עליה רשום "ריפוי גני - מחלקה א". האיש מקפל את המחשב הנייד שלו ועוזב את ספסל ההמתנה, ליבו קל יותר.
מה עמד מאחורי דברי העידוד של הרופא בסצנה עתידנית זו, ולאלו "כלים מצויינים" התכוון? מהי אותה מחלקה שאליה נלקחה החולה? האם לתרחיש הזה יש בסיס במציאות?
גהה כהגהה
המצבור העצום של תוכניות הפעולה שעל פיהן מתנהלים התאים בגופנו אצור בגרעין התא, במולקולות ה-DNA. מולקולות אלה בנויות מרצפים ארוכים של אבני בניין כימיות המכונות נוקלאוטידים - מעין "אותיות" הצופנות את המידע הגנטי. רצף "אותיות" המקודד ייצור של חלבון אחד נקרא גן. על בסיס רצפי ה-DNA נוצרות מולקולות RNA בתהליך שיעתוק. מולקולות ה-RNA עוזבות את הגרעין ומשמשות כתבניות שעל פיהן מתורגם המידע לבניית החלבונים.
לעתים חלה טעות (מוטציה) ברצף ה"אותיות" המרכיבות את הגן. טעות כזו יכולה להתבטא באי ייצורו של החלבון המתאים או בייצור של חלבון שפעילותו פגומה. מוטציות ב-DNA, המועברות מדור לדור, הן הבסיס למחלות תורשתיות. בהרבה מקרים הטיפול במחלות אלו הוא עקיף, ומתבסס על הקלת תסמיני המחלה. הטיפול היסודי, שיעקור את המחלה מהשורש, הוא הריפוי הגני - משמע, החדרת גן תקין, שעל פיו יווצר חלבון מתפקד.
במהלך שלושים השנים האחרונות חלה התקדמות עצומה בהבנת דרך פעולתם של הגנים ופותחו שיטות לבידודם ולחקר צפונותיהם. לאחרונה נתבשרנו שכ-20%- עד 30% מהגנים האנושיים אופיינו עד כה כתוצאה מהמאמץ הבינלאומי במסגרת פרויקט הגנום האנושי. במקביל חלה התקדמות בהבנת תפקידם של גנים כגורמי מחלות. שיטות ההנדסה הגנטית שצברו תאוצה בשנים האחרונות מאפשרות היום להעביר גנים מפרט אחד למשנהו (אף אם הם נמנים על קבוצות רחוקות), ובכך פותחות פתח לריפוי גני באמצעות החלפת הגנים הפגומים, או תוספת של גנים תקינים. אכן גהה (ריפוי) בדרך של הגהה - החלפת "אותיות" פגומות ב-DNA. יתר-על-כן, הריפוי הגני יכול להתבצע לא רק במחלות תורשתיות, אלא אף במחלות הנגרמות עקב הדבקה בנגיפים (כגון HIV, הגורם לאיידס), עקב שיבוש במנגנון חלוקת התא (סרטן) ועוד.
הריפוי הגני יכול להתבצע בתאי הנבט - בביצית, או בעובר בשלבי התפתחותו המוקדמים. הגן שהוחדר משתכפל יחד עם הגנים המקוריים ועובר לכל תא בגופו של הפרט המתפתח, כולל לתאי המין (הזוויג) שלו - הביציות ותאי הזרע. כל טיפול גנטי שנעשה ברמת תאי הנבט יכול להתבטא, אפוא, גם בדורות הבאים.
אפשר להעביר גנים גם לתאים סומטיים - תאי הגוף שאינם תאי מין ושאינם עתידים להפוך תאי מין. תיקון כזה לא עובר בתורשה ונשאר רק בפרט שבו הוא התבצע. בשל בעיות אתיות מוגבלים המחקרים כיום אך ורק לריפוי גני של תאי גוף.
 |
| העברת גנים לחולה יכולה להתבצע באופן ישיר על ידי החדרה של נשא מתאים, הנושא את הגן המרפא לרקמה המתאימה בגוף החולה. שיטה זו מכונה in vivo או תוך גופית. ההעברה יכולה להתבצע גם באופן עקיף, במעבדה, מוחדר הנשא עם הגן המרפא לתאים שהוצאו מגופו של החולה (ראה חצים 1 ו־2). התאים המתוקנים מוחזרים לגוף (ראה חצים 3 ו־4) שיסה זו מכונה ex vivo או חוץ גופית |
החדר ורפא
אפשר להחדיר את הגן לתא כיישות עצמאית שאינה מחוברת ל-DNA בגרעין התא. לחילופין, ניתן להחדיר אותו כך שישתלב באתר אקראי בגנום התא, ויהווה תוספת לגן הפגום. אפשרות אחרת היא לשלב את הגן החדש באתר של הגן הפגום ובדרך זו להחליף את הגן הפגום. יישום זה לצורך ריפוי גני נמצא עדיין בחיתוליו.
נציין כי בשתי אפשרויות הטיפול הראשונות נשאר הגן הפגום המקורי במקומו ובאופן עקרוני די בהחדרת גן תקין בכדי להביא לתוצאות המיוחלות. בדרך הטיפול השלישית מסולק העותק המקורי הפגום של הגן אל מחוץ לגנום, דבר שיש לו חשיבות במקרה של גנים פגומים היוצרים חלבונים בעלי פעילות מזיקה.
שתי גישות עיקריות משמשות להחדרת גנים לתאים. בגישה הראשונה, המכונה ex vivo (חוץ גופית), התאים שאליהם רוצים להחדיר את הגן מוצאים מהגוף, הגן מוחדר לתוכם במעבדה, והתאים ה"מתוקנים" מוחזרים לגוף. בגישה השנייה, המכונה in vivo (תוך גופית, החדרת הגן התקין לתאים נעשית בתוך הגוף, בדרך כלל (אך לא תמיד) ישירות אל תוך הרקמה שבה רוצים לטפל. הבחירה בין שתי הגישות תלויה בין השאר באופייה של המחלה.
כך או כך, בכדי להחדיר גן לגרעין התא יש צורך להרכיב אותו על "כלי רכב" מתאים שיכול לחדור ביעילות אל התאים. "כלי רכב" כאלה הם במהותם מולקולות DNA המכילות רצפי בקרה מתאימים, המאפשרים לגן התקין להתבטא באופן עצמאי בתא, והם מכונים נשאים (וקטורים). הנשאים עטופים ב"כסות" המגינה עליהם ומסייעת להם לחדור אל התאים.
טרמפ על נגיף
אין צורך להנדס "כלי רכב" כזה מבראשית. בטבע קיים נשא ביולוגי המתמחה בהחדרת החומר התורשתי שלו לתאים וגורם להם לבטא את הגנים שלו - אל ההם הנגיפים. ואמנם, כבר בראשית המחקר רווחה ההכרה כי ניתן להשתמש בנגיפים על מנת להחדיר גנים לתאי מטרה. כאשר רותמים נגיפים למטרה זו, יש להוציא מהם את כל הגנים האחראים לאלימותם ולכושר התרבותם ולשתול במקומם את הגנים הרצויים. כך יכולים הנגיפים להחדיר לתאי המטרה את הגן המתאים מבלי לגרום למחלה.
משלל הנגיפים הקיימים נמצאו מספר משפחות המתאימות להירתם למשימת הריפוי הגני. נגיפים הנמנים על קבוצת נגיפי-רטרו (רטרו-וירוסים) מסוגלים להחדיר את מטענם הגנטי (שהוא RNA) לתא, והוא משתלב היטב - לאחר הפיכתו ל-DNA - בתוך החומר התורשתי של התא עצמו. המטען הגנטי החדש מוכפל יחד עם החומר התורשתי, והגנים עוברים לכל התאים שנוצרים בהתחלקות. במחקרים שנערכו לאחרונה במכון סאלק, הצליחו להשתמש בנגיף HIV (הגורם לאיידס) כנשא גנים. במחקרים אלה מוציאים מהנגיף את כל הגנים האלימים ומחדירים לתוכו את הגן הנדרש בלוויית מכלול הגורמים הדרושים לביטויו.
חסרון בולט של שיטת ריפוי זו טמון בעובדה כי החדרת הגנום של הנגיף נעשית באתרים אקראיים על פני ה-DNA של התא. גן המוחדר באופן אקראי לתוך החומר הגנטי עלול לחדור לאתרים של גנים אחרים או לרצפי הבקרה שלהם ובכך לשבש את פעולתם. דבר זה עלול לגרום - אמנם, הסיכויים לכך נמוכים - להתמרה סרטנית.
משפחת נגיפים אחרת שמשמשת כנשאי גנים הם האָדָנו-וירוסים. אלה אינם מחדירים את המטען הגנטי שלהם לתוך המטען התורשתי התאי, והוא נשאר כיחידה עצמאית. שימוש באדנו-וירוסים מונע, אפוא, את הסיכון של החדרה אקראית של גנים לתוך גנים חיוניים של התא. אולם יתרון זה נושא בחובו גם חסרון, כן הגנים שהוחדרו אינם מוכפלים עם כרומוזומי התא ולכן הביטוי שלהם זמני בלבד. ואולם בטיפולים מסוימים ביטוי זמני הוא כל שנדרש. יתרון נוסף של נגיפי האדנו הוא יכולתם להחדיר את המטען הגנטי שלהם לתאים שאינם מתחלקים. אלא שהאדנו-וירוסים מעוררים בגוף תגובה חיסונית חריפה כנגד התאים המודבקים-המטופלים. בכדי לעקוף מכשלה זו מבקשים החוקרים לפגום באותם גנים נגיפיים הגורמים לעירורה של המערכת החיסונית.
למרות היתרונות העצומים של הנגיפים כנשאי גנים מרפאים, שוקדים החוקרים גם על פיתוח נשאים שאינם נגיפיים לשימוש בריפוי גני. זאת, מכיוון שהנגיפים, למרות "אילופם" והשינויים הנעשים בהם על-פי תוכנית, התנהגותם אינה ניתנת לחיזוי מלא. פיתוח נשאים שאינם נגיפים מתמקד במולקולות DNA קטנות המכונות פלסמידים. מדובר במולקולות מעגליות המכילות רצפי בקרה המקנים יכולת הכפלה עצמית בתוך התא, ויכולת לשעתק, בעזרת המנגנון התאי, את הגנים המוחדרים. שימוש בפלסמידים נפוץ מאוד במחקרים העוסקים ברפואה ובביולוגיה מולקולרית, ומגוון עצום של פלסמידים משמש למטרות שונות. את הגן או הגנים שמבקשים להחדיר לתאים מחדירים לפלסמיד באתר מיוחד. אולם, הפלסמיד, כמו כל מולקולת DNA, מתקשה לעבור דרך קרומית התא. בכדי לעקוף בעיה זו, כולאים אותו בתוך בועית סינתטית זעירה המכונה ליפוזום, שבנויה ממולקולות שומניות. הבועית מסוגלת לחדור לתא דרך הקרומית העוטפת את התא. ברוב המקרים גנים שמוחדרים על ידי ליפוזומים אינם מתחברים למטען התורשתי של התא, וחדירתם לתאים נעשית ביעילות נמוכה בהרבה מזו של הנגיפים. למרות זאת, בשל בטיחותם, הליפוזומים מהווים אמצעי החדרה מקובל בריפוי הגני לא פחות מאשר הנשאים הנגיפיים.
על עכברים, אנשים וקפיצה מסוכנת
הניסיון הראשון ליישום קליני של ריפוי גני עורר הדים באמצעי התקשורת ובקהילה המדעית והמחיש את הרגישות והמורכבות הכרוכות במעבר מניסויים בחיות למיטת החולה.
ב- 1980 נורו חיצי ביקורת חדים מצד מדענים ורופאים לעברו של מרטין ג'יי קליין (Cline) מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס, וקוצצו מענקי המחקר שלו על ידי המכון הלאומי האמריקאי לבריאות (NIH). חטאו - במרכאות או בלי מרכאות - של קליין היה ביצוע הניסוי הקליני הראשון בבני אדם בתחום הריפוי הגני. קליין חקר את מחלת התלסמיה, המתבטאת בחוסר יכולת ליצור המוגלובין בשל גן פגום. קליין ניסה להחדיר את הגן התקין לתאי החולים ובכך לאפשר להם ליצור המוגלובין. לאחר שערך ניסויים בעכברי מעבדה החליט לעבור לניסויים בבני אדם. שני חולים מתאימים לניסוי אותרו, האחד באיטליה והשני בישראל. במקביל הוגשה הצעת המחקר לאישור לוועדות המתאימות באוניברסיטת קליפורניה, באיטליה ובישראל. לאחר חודשים רבים החליטה הוועדה באוניברסיטת קליפורניה שלא לאשר את הניסוי, מאחר שלא נעשו מספיק ניסויים מקדימים בחיות. ואמנם, הניסויים שבוצעו בעכברים לא הניבו את התוצאות המבטיחות. ואולם, בעוד הוועדה באוניברסיטת קליפורניה מתחבטת בבעיה, ניתנו לקבוצת המחקר של קליין אישורים מתאימים מבתי החולים בישראל ובאיטליה, והוא החל את מחקרו על החולים תוך שמירה על מעטה של סודיות, עד שיוכל לפרסם את התוצאות הראשוניות. הסיפור הודלף לעיתונות, הניסויים הופסקו וקליין מצא את עצמו במרכזה של סערה ציבורית. קליין, שיוקרתו כחוקר אינה מוטלת בספק, טען כי בהיותו הן קלינאי והן חוקר, הגיע למסקנה שהזמן בשל למעבר לניסויים בבני אדם, וכי הביקורת שהוא מקבל מחוקרים שאינם רופאים אינה רלוונטית. למרות זאת, הודה כי טעה בהחלטה לערוך את הניסויים הקליניים לפני שקיבל את אישור הגופים המתאימים בארצות-הברית.
לאחר המקרה של קליין הייתה הפסקה ביישום הריפוי הגני, למרות שהיה ברור כי במקרים רבים אין כל דרך אחרת לרפא את החולים.
לפרוץ את הבועה
טווח המחלות שבהן נערכים גישושים בתחום הריפוי הגני במטרה לנסות וליישמו באופן קליני הוא נרחב למדי. מתוך אלה בחרתי להביא מספר דוגמאות, מהן מחלות שבהן נעשו צעדים ראשונים ביישום, ומהן מחלות שלגביהן אין עדיין תוצאות של ממש אולם יש בהן פוטנציאל יישומי. אחת המחלות היא "מחלת החסר החיסוני החמור" (SCID - Severe Combined Immunodeficiency). זכורה בוודאי התמונה הנוגעת ללב של ילד שנאלץ להעביר את ימיו בתוך בועה סטרילית, מנותק מהעולם החיצון. מדובר במחלה תורשתית הגורמת לליקוי חמור בתפקוד מערכת החיסון, שהחולים בה מועדים להדבקות חוזרות ונשנות במחלות זיהומיות שונות. ללא הגנה מתאימה, שעיקרה בידודם המוחלט של החולים, וטיפולים הכוללים השתלת מח-עצם, הם מתים בגיל צעיר. כ-25% ממקרי המחלה נגרמים כתוצאה מפגם מורש בגן ידוע המקודד את ייצורו של האנזים אדנוזין דאמינז (אד"א). ליקוי בתפקוד אנזים זה פוגע בעיקר בתאים שנועדו להתמיין ללימפוציטים מטיפוס T - תאי מערכת החיסון הנוטלים חלק בהגנה נגד זיהומים. הטיפולים הרגילים הניתנים לחולים הם השתלות מח-עצם, אך הטיפול הישיר והטוב ביותר הוא ללא ספק החדרת האנזים לתאי החולה. לרוע המזל, טיפולים אלה מתקנים את הליקוי באופן חלקי בלבד. הואיל והמחלה נגרמת כתוצאה מפגם בגן ידוע, ומאחר שהתאים המעורבים במחלה נגישים לטיפולים היא היוותה מטרה ראשונה לגישושים בתחום הריפוי הגני (ראו: "המהפכה הגנטית", גליליאו 6 עמ' 12).
רוב הטיפולים שנעשו עד היום בשיטת הריפוי הגני כוללים שלושה שלבים עיקריים: נטילת דגימה של תאים מהחולה (במקרה זה מדובר בתאי T); החדרת הגן התקין לתוכם באמצעות נשא (במקרה זה מוחדר הגן המקודד את ייצור האנזים אד"א) והחזרת התאים לגוף.
במחלת החסר החיסוני הנשא שנבחר היה נגיף-רטרו, וב-DNA שלו שולב הגן התקין המקודד את ייצור האנזים אד"א. בניסויים ראשוניים הוחדר נגיף הכולל את הגן לתרביות של תאי T חסרי הגן. הגן התבטא בתאים אלה, הביא ליצירתו של אנזים תקין ושיקם את תיפקוד התאים. בשלב השני הוחדר הגן לתאי T שנלקחו מחיות חולות (ארנבות וקופים), והתאים הוחזרו לחיות. התוצאה הייתה הקלה משמעותית בחומרת המחלה. בשלב זה נסללה הדרך לאישור ניסויים קליניים בבני אדם. הניסוי הראשון בבני אדם בוצע ב-1990- בשתי תאומות חולות במחלת החסר החיסוני. לתאי T שנלקחו מגופן הוחדר, באמצעות רטרו-וירוס, גן תקין ותאי ה-T המהונדסים הוחזרו לילדות באמצעות עירוי. וכך, לאחר מספר טיפולים, התחזקה אצל הילדות המערכת החיסונית, הן חלו פחות ואף החלו ללכת לבית הספר.
במחקר שפורסם ב-1995 הושגה התקדמות נוספת. במחקר זה הוחדר הגן המקודד את ייצור האנזים אד"א לתאי האב ממח העצם של שני חולים. מתאי האב שבמח העצם מתמיינים כל תאי הדם, בכללם הלימפוציטים, ובתוכם תאי T. לפיכך החדרה מוצלחת של הגן לתאי האב עשויה ליצור מאגר קבוע ומתחדש של תאים הנושאים את הגן התקין. ואכן, לאחר שנתיים של טיפול נצפתה עלייה ארוכת טווח במספר התאים בהם מתבטא הגן התקין. גם במחקר זה אובחנה התאוששות של המערכת החיסונית, לפחות אצל אחד החולים. נציין כי הטיפולים כללו, במקביל לטיפול גני, גם טיפולים שמרניים בהם הוזרק לחולים האנזים; מסיבה זו יש לעתים קושי בפירוש מדוייק של התוצאות.
מחקר נוסף הדגים גישה חדשה בריפוי גני ליילודים הנושאים את הגן הפגום. המחקר הראה, שתאי אב שמקורם בדם שנשאב מחבל הטבור של היילוד, מגיבים יפה לריפוי גני. במהלך המחקר נלקחו תאי אב מחבל הטבור של שלושה יילודים, הוחדר לתוכם הגן המקודד את האנזים אד"א והתאים הוחזרו ליילודים. הטיפולים נחלו הצלחה והגן התקין התבטא בתאי האב של מח-העצם וכן בתאי הדם הלבנים, בתוכם תאי T, במשך כ-18 חודשים לאחר הטיפול. לאור ניסויים ראשוניים אלה פנו החוקרים ליישם את שיטות הריפוי הגני גם במחלות אחרות.
 |
באופן טבעי, נגיף חודר לתא ומשחרר בתוכו את החומר הגנטי שלו. ה-DNA הנגיפי מתחבר ל-DNA של התא המודבק, ומתחלק עימו. על מנת שאפשר יהיה להשתמש בנגיף כנשא של גנים, המדענים מחליפים גנים נגיפים לא רצויים בגנים שאחראים על יצירת חלבונים מרפאים. כך, כשהנגיף יחדור לתאים, הוא יבטא את הגן המרפא, אולם לא יוכל להתרבות בעצמו ולהדביק תאים אחרים
|
הנשמה גנית
סיסטיק פיברוזיס (לייפת כיסייתית, CF) היא מחלה גנטית נפוצה יחסית. הפגיעה היא בגן שמקודד ייצור של חלבון האחראי על בקרת מעברם של יונים דרך קרומיות התאים. הפגם בתפקודו של הגן מתבטא בעיקר בתאי האפיתל של דרכי הנשימה. ההפרעה בתנועת יוני הכלור דרך קרומיות התאים פוגעת בתנועת המים מתוך התא דרך הקרומית החוצה. כתוצאה מכך הריר שבדרכי הנשימה סמיך מדי; ריר סמיך זה מפריע לנשימה, והוא מצטבר ומונע סילוק יעיל של חיידקים וחלקיקים מזהמים מדרכי הנשימה; עקב כך מופיעות דלקות חזרות ונשנות. הטיפול במחלה מתמקד בעיקר בפיזיותרפיה שבאה להקל על מערכת הנשימה, ובטיפולים אנטיביוטיים. הגן הפגום בודד ותפקודו ידוע, וכך הפכה מחלת הסיסטיק פיברוזיס מטרה למחקר נמרץ בריפוי גני. הניסויים התקדמו בתאי האפיתל של מערכת הנשימה כתאי המטרה להחדרת הגן התקין.
בניסויים הראשונים נלקחו תאי אפיתל מקנה הנשימה של חולים. התאים גודלו בתרבית והחדירו לתוכם אדנו-וירוס הנושא את הגן התקין. הטיפול בתאים גרם לתיקון משמעותי במעבר יוני כלור דרך הקרומיות. במחקרים מאוחרים יותר השתמשו בזן של עכברים חולים בסיסטיק פיברוזיס. הגן הוחדר למערכת הנשימה של העכברים באמצעות ליפוזומים. התוצאות היו מעודדות: בעכברים שאליהם הוחדר הגן התקין השתפר מעבר יוני הכלור בתאי האפיתל. הצלחת הניסויים בבעלי חיים הביאה לבדיקת השיטה בבני אדם. במחקרים ראשוניים בחולים הוחדר הגן לתאי האפיתל של האף, כמודל לאיבר המטרה - הריאות. אצל כשליש מהחולים שטופלו היה שיפור מסויים במעבר יוני כלוריד באפיתל באף.
לאחרונה פורסם דיווח אודות החדרת הגן לריאות באמצעות ליפוזומים. במסגרת המחקר הוחדר הגן התקין לריאותיהם של 16 חולים. במדידות שלהפרשות כלוריד מתאי האפיתל של דרכי הנשימה התחתונות התגלה שיפור של 25% ביחס לקבוצת ביקורת. אך גם ניסויים אלה לא זכו להצלחה בטווח הארוך. רקמת האפיתל של דרכי הנשימה מקשה על החדרת הנשאים. בנוסף, נשאי האדנו-וירוסים והליפוזומים אינם מחדירים את גן המתקן לתוך הגנום של תאי האפיתל. הואיל ושכבת תאי האפיתל מתחדשת ומתחלפת, ביטוי הגן בתאים חולף, ודרושים טיפולים חוזרים ונשנים בכדי להשיג ריפוי יעיל. אבל, גם אלה לא יהיו יעילים לאורך זמן, כי מערכת החיסון של החולים מסלקת מהגוף את הנגיפים נשאי הגנים.
חדירה למתחם האויב
בהשוואה למחלות התורשתיות, שמטבע בריאתן מועמדות לריפוי גני, מחלת הסרטן מהווה סיפור מסובך הרבה יותר. במחלות התורשתיות הפגם הגנטי מצוי לרוב בגן יחיד שתפקודו ידוע, וגם התאים שבהם מתבטאת המחלה לרוב נגישים להחדרת הנשא עם הגן התקין, ובדרך-כלל מספיק לרפא חלק מן התאים כדי להביא שיפור ניכר במצבו של החולה. לעומת זאת, כדי לחסל גידול סרטני, נדרשת החדרת גן המתקן או המחסל לכל תאי הגידול.
סוגי סרטן רבים אינם מתפתחים כתוצאה מהורשת גנים לקויים, אלא כתוצאה ממוטציות המתרחשות בתאי גוף במהלך החיים של הפרט (מוטציות סומטיות). מוטציות מסויימות משבשות את מנגנון הבקרה על חלוקת התא והוא הופך לתא סרטני. לפיכך, יישום הריפוי הגני לרוב מחלות הסרטן אינו יכול להצטמצם להחדרת גן תקין לתאי הסרטן. ההתמקדות היא בהחדרת גנים שיהפכו את התאים הסרטניים לפגיעים לטיפולים כימותרפיים, גנים המקודדים ייצור של רעלנים שיתבטאו ויופעלו באופן ייחודי בתאי הסרטן וגנים שיפעילו את מערכת החיסון של הגוף כך שתפעל באופן בררני כנגד תאי הגידול הסרטני.
עזר לחיסון
על פי החשיבה המקובלת כיום, במהלך החיים מופיעים בגוף מוקדים סרטניים ראשוניים. תאים סרטניים ראשוניים מציגים על פני הקרומיות שלהם מולקולות שאינן מוצגות על ידי תאים בריאים, וכתוצאה מכך הם מזוהים על ידי מערכת החיסון כ"זרים" ומחוסלים על ידה. אך לעתים, מסיבות שונות, המוקדים הראשוניים אינם מחוסלים על ידי מערכת החיסון והופכים לגידולים ממאירים (ראו: "הבסיס הגנטי למחלת הסרטן", גליליאו 16, עמ' 14). מסתבר כי גידולים סרטניים רבים "מסווים" את עצמם מפני מערכת החיסון. כיצד הם עושים זאת?
כדי שמערכת החיסון תוכל לזהות את המולקולות החריגות על פני תאים פגומים בכלל (למשל כאלה שהודבקו על ידי נגיף) ותאים סרטניים בפרט, על תאים אלה להציג על-פני השטח שלהם מולקולות חלבון המכונות HLA, המבצבצות כרגיל מקרומיות תאי הגוף. מסתבר שלפחות בחלק מהמקרים התאים הסרטניים אינם מציגים חלבוני HLA על פני קרומית התא, ולפיכך נמנע זיהויים על ידי מערכת החיסון. החדרת גן המקודד ייצור של חלבון מקבוצת HLA עשויה לסייע בחיסול הגידול.
בניסויים קליניים בחולים בסרטן מסוג מלנומה (סרטן של תאי הפיגמנט) שלא הגיבו לטיפול שמרני, השתמשו בליפוזומים כנשאים של הגן המקודד את ייצור חלבון מקבוצת HLA. בעקבות הטיפול התכווץ הגידול בכשליש מהחולים, ככל הנראה כתוצאה מהפעלת מערכת החיסון. החדרת הגן בדרך זו אינה יעילה ברוב מקרי הסרטן, שהרי גם כאשר הגידול הראשוני נגיש, תמיד יישארו תאים שאליהם לא יחדור הגן ותאים אלה יכולים לייצר גידולים משניים. אולם ניסויים ראשוניים אלה מצביעים על כך כי גישה זו יכולה להביא תועלת.
גישה אחרת מנסה לעורר את מערכת החיסון - באמצעות מולקולות מיוחדות המשתתפות בתגובה החיסונית - לפעול כנגד התאים הסרטניים. בניסויים ראשוניים שנעשו בשיטה זו נלקחו תאים סרטניים מגופם של חולים והודבקו ברטרו-וירוס הנושא גן המקודד ייצור של אינטרלוקין-2, חלבון המופרש על ידי לימפוציטים ומשרה חלוקות של תאי מערכת החיסון שמסוגלים לתקוף את הגידול הסרטני. ואכן, בחלק מהניסויים הקליניים היה שיפור מסוים בעקבות הטיפול. בשלב זה מדובר בניסויים ראשוניים, והתוצאות אינן עקביות. החולים שלגביהם אושר הטיפול הניסויי היו חולים בשלב מתקדם של המחלה, שעברו טיפולים כימותרפיים רבים, אשר גרמו להחלשת מערכת החיסון שלהם. יתכן שחולים שאצלם הגידול מצוי בשלבים מוקדמים יותר יגיבו טוב יותר לטיפולים הגניים.
גן מחסל סרטן
אפשר עקרונית להחדיר לתאים סרטניים גן, שהתבטאותו תגרום נזק רב לתאים הסרטניים. במרכז הרפואי שיבא מתנהל בימים אלה ניסוי קליני שבודק את השפעתו של ריפוי גנטי במיגור גידולי ראש ממאירים. גידולים סרטנים בראש מאופיינים בגבולות לא מוגדרים, לכן גם לאחר הוצאת הגוש העיקרי עדיין נותרים בשוליים תאים סרטניים. בניסוי רב היקף שנערך בארבעים מרכזים רפואיים בעולם מזריקים לחולים, שבועיים לאחר הניתוח, רטרו-וירוסים הנושאים גן שנלקח מנגיף ההרפס. גן זה אחראי לייצור של אנזים המקנה רגישות לתרופות מסויימות. הרטרו-ווירוסים מעבירים את הגן ישירות ל-DNA של תאי הגידול, וכן נעשים התאים רגישים לתרופה. הסלקטיביות של הטיפול נובעת מהעובדה שהתאים הסרטניים מתחלקים ומתרבים ולפיכך נדבקים ע"י הרטווירוסים, בעוד שבתאי המוח התקינים, שאינם מתחלקים, לא מופעל הגן.
לדברי צבי רם, מנתח המוח שמנהל את המחקר, בניסויים ראשוניים העיקרון הוכיח את עצמו: תאי הגידול קלטו את הגנים ונראה שיפור בחלק מהחולים, אך אחוז ההעברה של הגן היה נמוך.
התערבות "בעד" ו"נגד"
ישנם גנים המעורבים בבקרת חלוקת התא ומתפקדים במניעת טעויות העלולות להתרחש בשלב שכפול ה-DNA. מתוך אלו זוהו גנים שפגם בהם גורם במקרים רבים להופעת גידולים סרטניים. גנים אלה מכונים "גנים מדכאי סרטן". חלק קטן ממחלות הסרטן הן בעלות אופי של מחלה תורשתית ונגרמות כתוצאה מהורשת גן פגום השייך לקבוצה זו של גנים. במקרים רבים הגן הפגום מקודד ייצור של חלבון המכונה p53, שאחד מתפקידיו הוא איתור טעויות ברצפי ה-DNA והפעלת מנגנוני תיקון. הימצאות גן פגום זה גורמת להצטברות של מוטציות שעלולות לפגום ביכולתו של התא לבקר את מנגנון החלוקה, ועקב כך להפוך לתא ממאיר. מניסויים שנערכו בעכברים נושאי גן p53 פגום התברר כי החדרת הגן התקין באמצעות אדנו-וירוס יכולה לעכב גידולים סרטניים מסוגים שונים. התוצאות של ניסויים קליניים ראשוניים בהחדרת הגן p53 אינן חד-משמעיות. עם זאת, גישה זו טומנת בחובה הבטחה לעתיד.
בשונה מהגנים מדכאי סרטן, ישנם בגוף גם גנים מעוררי סרטן, המכונים אונקוגנים. אלה הם גנים המעורבים בבקרת חלוקת התא. כאשר חלה בהם מוטציה, נפגעת הבקרה על חלוקת התא ונוצר גידול סרטני. כשאונקוגן נכנס לפעולה, החדרת גן תקין אינה מספקת לתיקון הנזק. במקרה זה יש צורך למנוע את התבטאותו של הגן הפגום. כיצד אפשר לעשות זאת?
כזכור, בתהליך השיעתוק נוצרת מולקולת RNA על תבנית ה-DNA של הגן. מולקולת RNA זו משמשת תבנית לתרגום הגן לחלבון. מולקולת ה-RNA, בשונה מה-DNA, היא חד-גדילית. מסתבר שמולקולות RNA, אשר מתחברות לגדיל משלים של DNA, וכך הופכות למולקולות דו-גדיליות, נהרסות בתא. לפיכך אם רוצים לחסום את התבטאותו של גן מסוים, ניתן, עקרונית, להחדיר רצף DNA תואם לזה של הגן, שיתחבר למקטע ה-RNA שנוצר על-גבי הגן ויביא להריסתו עוד לפני שיתורגם לחלבון. תוך שימשו בשיטה זו ניתן לחסום את התבטאותם של אונקוגנים בתא. אחד האונקוגנים הנפוצים הגורמים להתמרה סרטנית מכונה ras. ואכן, החדרת רצף מתאים לגן ras גרמה לחסימת התבטאותו של האונקוגן וצמצמה את קצב שגשוגו של סרטן הריאה בעכברים. נראה שבעתיד עשויה טכנולוגיה זו לסייע למלחמה במחלות סרטן הנגרמות על ידי אונקוגנים.
איידס - אור בקצה המנהרה
שיטות של ריפוי גני עשויות לפרוץ דרך חדשה של התמודדות בנגיף HIV, הגורם לאיידס. המחקרים הקליניים בתחום זה ראשוניים ביותר ועדיין אין תוצאות של ממש. הנגיף תוקף את תאי T של מערכת החיסון, וגורם לכשל חיסוני. הנגיף החודר לתאים נושא גנים שביטויים דרוש למנגנון ההתרבות שלו. אם ניתן יהיה להפריע לתפקודם של גנים נגיפיים אלה, יהיה אפשר למנוע או להגביל את התרבותו של הנגיף בתא. אחת הגישות עוסקת בהחדרת "גנים מתקנים" המקודדים לחלבונים שנקשרים לחלבוני הנגיף ומונעים את פעולתם. יש גם אפשרות עקרונית לבטל התבטאות של גנים חיוניים בנגיף על-ידי החדרת קטעי DNA מתאימים הנקשרים ל-RNA תוך יצירת מולקולות דו-גדיליות ובעקבות זאת לפירוק ה-RNA הנגיפי.
גישה אחרת מכוונת לייצור חלבונים נגיפיים פגומים, מעין "כדורי סרק" שיוכלו להתחרות עם החלבונים הנגיפיים על אתרי הקשירה וכך להפריע לפעולתם. אפשרות נוספת היא "חיסון גוף" כנגד נגיף האיידס; הכוונה היא להחדיר לתאי הדם הלבנים גן המונע התרבות של הנגיף בתוכם. הבעיה היא שיש צורך להחדיר את הגן לכל תא, דרישה שאינה אפשרית באמצעים העומדים לרשותנו כיום. לפיכך, נחקרת האפשרות להחדיר גנים "מחסנים" בפני איידס לתרבית של תאי מח עצם. לאחר החדרת הגנים משמידים את כל הלימפוציטים של החולה - בעזרת קרינה למשל - ומזריקים לחולה תאי מח עצם "מחוסנים", תאים שמהם עתידים להתפתח תאי דם חדשים העמידים בפני נגיף האיידס.
ריפוי גני במערכת העצבים
מערכת העצבים המרכזית היא מערכת רגישה ביותר, מאחר שתאי עצב בוגרים אינם יכולים להתחלק ולהתחדש וכך לפצות על תאים שמתו. מחלות ניווניות של מערכת העצבים ניתנות, עקרונית, לריפוי גני; ואולם, למרות מחקרים נמרצים לא הגיעו עדיין לשלב של ניסויים קליניים בבני אדם.
האנטומיה של מערכת העצבים, והמוח בפרט, מקשה על החדרת גנים. עם זאת, תוצאות של מחקרי מעבדה מעלות תקווה ליישום עתידי של ריפוי גני למחלות עצביות באדם. המחלה העצבית הנחקרת ביותר בהקשר לריפוי גני היא מחלת פרקינסון. המחלה נגרמת בעקבות מוות של תאי עצב באזור מוגדר במוח, אזור המשתתף בבקרת התנועה. באזור זה מפרישים תאי העצב את המתווך העצבי (נוירוטרנסמיטר) דופמין. המחלה נובעת ממותם של תאי עצב מפרישי דופמין, וסימן היכר בולט שלה - רעידות בלתי רצוניות.
שתי גישות עיקריות נידונות בטיפול גני למחלת פרקינסון: הראשונה מתמקדת בירידה ברמת הדופמין והשנייה - במותם של תאי העצב. על-פי הגישה הראשונה גן המטרה הוא הגן המקודד את האנזים טירוזין הידרוקסילז, שמשתתף בייצור הדופמין. ההנחה היא כי החדרת הגן לאזור המתאים במוח תביא לייצור דופמין ולשחרורו בסמוך לתאים שזקוקים לו. אחד היתרונות של שימוש בגן זה הוא שיפור מהיר ביכולת התנועה של החולים.
הגישה השנייה מבקשת לפתור בעיה הקשורה בהשתלת תאי עצב בריאים במוחם של החולים. ניסיונות שנעשו בעכברים הראו כי השתלת תאי עצב עובריים, שהוצאו ממוחו של עובר עכבר והושתלו במוחו של עכבר בוגר חולה פרקינסון, הביאו להקלה בתסמיני המחלה. תאי העצב הצעירים גדלו במוח העכבר וייצרו דופמין שהגיע לתאי עצב אחרים. ואולם מסיבות לא ידועות נוטים תאי העצב המושתלים להפעיל מעין מנגנון השמדה עצמית ומתים בתוך תקופה קצרה. תכנית התאבדות (אפופטוזיס) כזו מצויה בכל תא (ראו "כרוניקה של מוות ידוע מראש", גליליאו 28), והסיבה להפעלת המנגנון בתאי העצב המושתלים טרם נתבררה. כאן מתבקש סיוע בצורת ריפוי גני: לפני השתלתם, מחדירים לתאי העצב העובריים גן שמדכא את תהליך ההתאבדות (הגן מכונה bcl-2). ואמנם, לאחר ההחדרה חל שיפור משמעותי בתפקודם של העכברים המטופלים, בהשוואה לעכברים שקיבלו תאי עצב לא מהונדסים. יתר-על-כן, עדויות מעלות אפשרות לפיה מותם של תאי העצב מפרישי הדופמין במוח של חולי פרקינסון נובע מאפופטוזיס, כך שייתכן כי החדרת גן שמדכא התאבדות תאים תמנע מלכתחילה את הופעת המחלה.
 |
נשאי גנים עיקריים - יתרונות וחסרונות
נגיפי רטרו - הגנים שהם מעבירים מתחברים ישירות לכרומוזומים התאיים, דבר המאפשר יציבות בביטוי הגן המרפא אולם עשוי להוות סיכון בכך שיפריעו לתפקודם של גנים תאיים. נגיפי רטרו מתקיפים רק תאים מתחלקים.
נגיפי אדנו - הגנים המועברים באמצעות נגיפי אדנו אינם מתחברים לכרומוזומים התאיים, ובכך נמנעת הפרעה לתפקוד הגנים התאיים. מצד שני, בשל סיבה זו ביטוים של הגנים המרפאים הוא זמני משום שהם מותקפים על ידי מערכת החיסון לאחר החדרתם לגוף.
ליפוזומים - החדרת הגנים לתאים באמצעות ליפוזומים נעשית ביעילות פחותה מזו של הנגיפים, אך מצד שני, העדרם של הגנים הנגיפיים הופך נשאים אלה לבטוחים יותר.
|
היפוקרטס ופנדורה
כאמור, ריפוי גני מוגבל כיום לטיפול בתאי גוף שאינם תאי מין. משמע, כל שינוי גני מוגבל לפרט שעובר את הטיפול, ואינו עובר בתורשה לצאצאיו. הגן הפגום יוסיף לעבור מדור לדור. לעומת זאת, שינוי גני הנעשה בתאי מין או בשלבים הראשונים של ההתפתחות העוברית מתבטא בכל תאי הצאצא, ותאי המין בכלל, וכך משפיע על התכונות לאורך הדורות. האין זו הדרך האידיאלית לסילוק מחלות תורשתיות מאוכלוסיית המין האנושי? ניתן להניח כי אדם החולה במחלה תורשתית ישמח לחסוך את הסבל מצאצאיו, ואולם מתנגדי השימוש בריפוי גני ברמת תאי הנבט טוענים כי הגישה מסוכנת ועשויות להיות לה השלכות שלא ניתן לצפותן. יש, לפחות לכאורה, סכנה של שימוש לא אתי בטכנולוגיות של ריפוי גני ברמת תאי הנבט, למשל - ניצולן לא לשם תיקון גנים פגומים אלא לשם ביטוי יתר של גנים האחראים על תכונות הרצויות למישהו (שליט מופרע?).
לעומת המתנגדים טוענים המצדדים כי הרפואה מחוייבת מוסרית לעשות כל שביכולתה כדי להילחם במחלות תורשתיות. כמו כן נשמעת הטענה כי כשם שניתנת הזכות להחליט על הפריה מלאכותית, אוטונומיה כזו ראוי שתתרחב ותכלול גם התערבות גנטית שנועדה להבטיח את בריאות הצאצאים. מכל מקום, בשלב זה ריפוי גני ברמת תאי הנבט הוא נושא תיאורטי.
חבלי ריפוי
הריפוי הגני נמצא עדיין בחיתוליו. עצם הרעיון התקבל בברכה על ידי רוב הקהילה המדעית-רפואית. ואולם מתברר כי התקוות למימוש נרחב ומיידי היו לא ריאליות. חוקרים, רופאים ואנשי התעשייה הביוטכנולוגית קיוו, כי ריפוי גני ינחל הצלחה מיד עם ביצוע הניסויים הקליניים הראשונים. המציאות טפחה על פניהם של רבים וגרמה אכזבה. ראוותנותם של מאמרים מסויימים שדיווחו כביכול על "ריפוי" ולהיטות הפרסום של עורכי כתבי עת החמירה את המצב.
מספר רב של חוקרים ברחבי העולם מקדישים היום את זמנם לחקר הריפוי הגני, וקיימים כתבי עת מקצועיים המוקדשים לנושא. אולם, למרות ההתקדמות, ריפוי גני עדיין לא הביא מזור ממשי בר-קיימא לחולים. עם זאת, גם החוקרים הספקניים ביותר אינם מכחישים כי התחום צעד כמה צעדים משמעותיים ראשוניים, ולפחות בחלק מהמקרים, הגנים המוחדרים לרקמות המתאימות, ומביאים הקלה ולו זמנית בתסמיני המחלה, גם אם הקלה זו אינה מהווה עדיין ריפוי ממשי.
לקריאה נוספת
אילן עמית, בעל תואר שני במדעי החיים, עוסק בכתיבה מדעית וספרותית.
פורסם ב"גליליאו" 33, מרץ-אפריל 1999
