החוקרים בוחנים כיצד להשתמש במערכת כדי לבצע עריכה גנטית בבני אדם / אילוסטרציה: Shutterstock
שתי קבוצות חוקרים בלתי תלויות דיווחו השבוע על גילוי של מערכת עריכה גנטית דומה ל־CRISPR שקיימת בחיידקים, אבל בבעלי חיים מורכבים יותר. החוקרים כבר בוחנים כיצד להשתמש במערכת הזאת כדי לבצע עריכה גנטית בבני אדם, וגם שואלים: האם ייתכן שחלבוני עריכה גנטית הם רכיב משמעותי בביולוגיה שלנו, הרבה יותר מכפי שחשבנו?
● מלחמת השבבים: סין תגביל יצוא מתכות לצ'יפים לארה"ב
● שוקלים לנייד חסכונות? מחקר מצא שברוב המקרים זה לא משתלם
ההימור השתלם
מי שהוביל את אחת הקבוצות שדיווחה על הגילוי בכתב העת המדעי Nature הוא פרופ' פנג זאנג ממכון ברוד המשותף לאוניברסיטאות MIT והרווארד, ומהמכון לחקר המוח McGovern ב־MIT. הוא היה גם בין מגלי מערכת CRISPR Cas9, המשמשת כמעין "מספריים" שיודעים לחתוך חלקים מה־DNA ולהשאיר מקום לגנים אחרים להיכנס. המערכת הזאת נמצאה בעיקר בחיידקים, אך הוסבה במהרה לשימוש גם בתאים אנושיים. עד כה אף מוצר כזה עוד לא אושר לשיווק, אבל מתבצעים ניסויים קליניים רבים.
זאנג וצוותו החלו לחפש את המערכת החדשה כבר ב־2013, אחרי שפרסמו את המאמרים הראשונים שלהם על קריספר. הם גילו אוסף של חלבונים בבקטריה, שקראו להם חלבוני OMEGA (Obligate Mobile Element Guided Activity. אין קשר לחומצות השומן מסוג אומגה). חלבונים אלה נראו כגרסאות קדומות של Cas9, ה"מספריים" של קריספר, אך אחד מהם, Fanzor, נראה כבעל יכולת לשנות DNA.
הקבוצה הופתעה לגלות את החלבונים האלה לא רק בחיידקים, אלא גם בפטריות, באצות, בצמחים, באמבות ואפילו בסוג של צדפה. למעשה, בחיפוש שלהם אחר המערכת הזאת, זאנג וצוותו הלכו נגד גישה רווחת שלפיה לא ניתן יהיה למצוא יכולות עריכה גנטית כאלה למעט בחיידקים, וההימור שלהם השתלם. כעת החוקרים משערים שהמערכת הזאת הוטמעה בגנום של היצורים האלה מתוך הגנום של החיידקים.
מתאימים יותר לתאים אנושיים
בראש הקבוצה השנייה שפרסמה ממצאים בנושא השבוע עומדים הפרופסורים עומר עבודאיה וג'ונתן גוטנברג, גם הם ממכון McGovern ב־MIT. גם הם מצאו ממש במקביל לזאנג וצוותו את היכולות לעריכה גנטית של אותה מערכת. פאנזור, כמו קריספר, מתחבר לרצף RNA שמוביל אותו ל־DNA רלוונטי. כאשר יש התאמה, ה־RNA מתחבר ל־DNA המיועד לחיתוך, ורק אז פאנזור עושה את שלו וחותך במקומות הנכונים.
ניסיונות בתאים אנושיים הראו שהחלבון לא כל כך יעיל בחיתוך DNA. תחילה רק ב־12% מהפעמים נחתך ה־DNA במקומות הנכונים. קצת שדרוג הנדסי העלה את שיעורי הדיוק ל־18%. זה פחות מדויק מקריספר־Cas9, אבל גם במערכת המקורית נעשו שינויים הנדסיים כדי להפוך אותה לכלי היעיל שהיא היום.
ובשביל מה בכלל צריך עוד מערכת? קודם כול, כדי לדעת שהטבע כנראה עסוק בחיתוך DNA והחלפתו יותר מכפי שחשבנו, אבל גם מסיבות פרקטיות: זו מערכת קטנה יותר, ולכן אולי יהיה קל יותר להכניס אותה לתאים אנושיים. כמו כן, נראה שהחלבונים נוטים פחות לחתוך RNA או DNA בלי כוונה. שני היתרונות הללו, אם יעמדו במבחן המעבדה והניסויים, יכולים להפוך את פאנזור לכלי מעניין בעריכה גנטית בתוך הגוף.
זאנג יוצא כעת לחפש מערכות חיתוך והדבקה גנטיים באורגניזמים נוספים. הוא מאמין שחלבונים כאלה נפוצים בעולם ועשויים להיות בסיס לתחום חדש לגמרי בביולוגיה.