משושנות הים ועד לחולד העירום ואלינו האדם – הגן הרוצח נחשף

מאי 11, 2020
שושנת הים נמטוסטלה. צילום: האוניברסיטה העברית

במעבדתו של הביולוג ההתפתחותי ד"ר אורי גת מהמכון לחקר החיים באוניברסיטה העברית בירושלים מנסים בשנים האחרונות לפענח כיצד ישנם בעלי חיים ימיים מסוימים שלאחר חיתוך גופם לחתיכות הם מסוגלים להשתקם לגמרי ולבנות את גופם מחדש. על מנת למפות ולאפיין בצורה יסודית מהבסיס המולקולרי את הגנים שמשחקים תפקיד ואחראיים לתהליך הרגנרציה, בוצע במעבדתו של ד"ר גת ניסוי סריקה של הגנים הפעילים בתהליך זה. בסריקה התגלו בין השאר מספר גנים הדומים מאוד זה לזה והסתמנו כפעילים בתהליך הרגנרציה. משפחת גנים זו הראתה דמיון רב מאוד לגן באדם הנקרא בשם Cthrc1 (קיצור של Collagen triple helix repeat containing 1) ולפני המחקר לא היה ידוע שהם קיימים כלל בקבוצת הצורבניים (בעלי חיים הניזונים באמצעות תאים צורבים כגון שושנות ים, אלמוגים ומדוזות) אליה שייכת הנמטוסטלה. בעקבות כך החל ד"ר גת להתעמק בחקירת הגנים מטיפוס ה-Cthrc1.

שושנת הים נמטוסטלה. צילום: האוניברסיטה העברית

ה- Cthrc1התגלה לראשונה בחולדות ובעכברים שעברו פגיעה בכלי דם גדולים. בשנים האחרונות נמצא כי לגן זה חשיבות רפואית פוטנציאלית עצומה, מכיוון שנמצא שפעילותו משתבשת במספר גדול של מחלות סרטן מהמסוכנות ביותר לאדם כמו סרטן השד, שחלות, כבד, מוח ולבלב. עוד נמצא כי קבוצת גנים זו קשורה לתהליכי נדידה ופלישה של תאים סרטניים בבני אדם, תהליכים המובילים ליצירת גרורות (מטסטזות) של גידולים. במילים אחרות, הגנים הללו החלו להופיע יותר ויותר בספרות המדעית-רפואית ככאלה שלא מתנהגים כקולגנים רגילים, קבוצת הגנים לה יש להם דמיון חלקי, אלא ככאלה שתורמים להכוונת נדידת תאים בגוף בצורה כזאת או אחרת.

במחקר חדש שהתפרסם לאחרונה בעיתון המדעי Genome Biology and Evolution בהוצאת דפוס אוקספורד, ובוצע על ידי ד"ר אורי גת בסיוע המדען הצרפתי לוקאס לקלר מהמעבדה לביולוגיה התפתחותית בתחנה לחקר הים בצרפת, ניסו שני החוקרים למפות ולבחון באילו בעלי חיים קיים גן זה. ראשית, התגלה כי הוא שימושי ביותר לבעלי חיים מסוימים (כמו צורבנים) ולעומת זאת אחרים אינם זקוקים לו כלל (כמו חרקים). אצל החולייתנים, קבוצת בעלי החיים הגדולה אליה אנחנו משתייכים כבני אדם, התגלה כי הגן נשמר מבחינה אבולוציונית לעומת בעלי חיים אחרים שבהם הוא משתנה ברצף ובמספר העותקים שלו. כל הנראה, הסיבה המרכזית להשתמרותו קשורה להקניית יכולות חשובות של הגן ליצירת תנועות תאים בגוף ואף יצירת צורות גוף משוכללות יותר לחולייתנים, שצריכות להישאר קבועות. אולם אליה וקוץ בה, כאשר הוא יוצא מאיזון הוא יכול לגרום ליכולת מוגברת ולא מבוקרת של נדידת תאים המובילה ליצירת גרורות בסוגי הסרטן הקטלניים שבהם נמצאה פעילות הגן.

אחד החולייתנים המעניינים בטבע הוא החולד העירום, שאורך חייו גדול מאוד יחסית לעומת מיני מכרסמים אחרים, וידוע שהוא מהיונקים העמידים ביותר לכל סוגי הסרטן. במהלך ניתוח רצפי הגן בחולייתנים מצאו החוקרים כי הרצף שלו הוא השונה ביותר יחסית לשאר חברי הקבוצה וממש בולט בחריגותו כאשר משווים אותו למכרסמים כמו עכבר וחולדה, שאינם ממאריכי הימים ושכיחות הסרטן בהם גבוהה. "השוני ברצף שמצאנו בחולד העירום יכול להיות קשור בתהליך האבולוציוני שאפשר את יכולת העמידות הגבוהה שלו בפני סרטן, אך כמובן שמחקרים נוספים בבעל חיים זה ייתכן וילמדו אותנו האם ניתן להבין כיצד להימנע מהפעילות הסרטנית שקשורה בשיבוש ה-Cthrc1", ציין ד"ר גת.

בנוסף, הצליחו החוקרים בשיתוף פעולה עם דינה שניידמן ממחלקת הביוכימיה במכון למדעי החיים ע"ש סילברמן באוניברסיטה העברית לזהות את המבנה העלום עד כה של החלבונים בגנים הללו, ולהציג מודל תלת-ממדי אפשרי של צורתם. תגלית זאת מסירה הרבה מהמסתורין לגבי זהות חלבוני ה-Cthrc1 וייתכן שתאפשר להתקדם עוד יותר בהבנת התפקיד ואופן הפעולה של חלבון זה ברגנרציה של תאי גוף ואולי בחקר הסרטן. "ידיעת המבנה יכולה לעזור לפתח ריאגנטים שיוכלו לשמש בתור טיפולים עתידיים לסוגי הסרטן הרבים והקטלניים שבהם ידוע שה-Cthrc1 מעורב", מסביר ד"ר גת.

למחקר תרמו גם תלמידי המחקר טל ניר, מיכאל בזרסקי ומירב ברייטברד. ד"ר גת ביקש להעביר את המסר שהמחקר בתחום הביולוגיה בכלל, והביולוגיה ההתפתחותית ואבולוציה בפרט יכולים להיות מעניינים בצורה יוצאת מהכלל מבחינת המדע הבסיסי ואף לתרום לקידום הרפואה והבריאות כפי שמחקר זה יכול להדגים. "פרויקט זה נעשה תוך מחסור חמור בתלמידי מחקר ואני קורא לאוניברסיטה ולמדינה לעודד גיוס סטודנטים למדעים ולשיפור תנאי עבודתם. כמו כן, הפרויקט במעבדתי לא זכה לתמיכה כספית מקרן המחקרים הגדולה בארץ, עובדה שהקשתה מאוד על המחקר ושאילו הוענקה הייתה ללא ספק מאפשרת להתקדם עוד הרבה יותר", הוא טוען.