פוצח מבנה הגנום של טפיל השינה הקטלני

קבוצת מחקר בינלאומית פיצחה את מבנה הגנום

של טפיל השינה הקטלני Trypanosoma brucei. הטפיל מועבר בעקיצת זבוב הצה-צה האפריקאי וגורם ל"מחלת השינה" הקטלנית, והתגלית עשויה להוביל לפיתוח טיפולים שיגנו על האדם מפניו

ד"ר נעם קפלן. צילום : ניצן זוהר, דוברות הטכניון

ד"ר נעם קפלן. צילום : ניצן זוהר, דוברות הטכניון

כתב העת היוקרתי Nature מדווח על פריצת דרך בהבנת הגנום של הטפיל הקטלני Trypanosoma brucei, הגורם ל"שנת מוות" בקרב בני אדם. החוקרים פענחו הן את הרצף הגנומי והן את המבנה התלת-מימדי של הגנום של טפיל זה. הם מעריכים כי יתכן והישג זה יסייע בעתיד בבלימת המחלה הקטלנית, הנפוצה בעיקר ביערות ובמקווי מים במרכז אפריקה.

את המחקר הבינלאומי הוביל פרופ' ניקולאי סיגל מאוניברסיטת מינכן והשתתפו בו חוקרים מגרמניה, מארה"ב, מאנגליה ומישראל, כאשר פענוח מבנה הגנום התבצע בעזרת שיטה חדשנית שפיתח ד"ר נעם קפלן מהפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט בטכניון.

 

Trypanosoma brucei מועבר בין בני אדם ויונקים אחרים בסיועו של זבוב הצה-צה, המאפשר לטפיל להתרבות בבלוטות הרוק שלו ומדביק את היונקים שאת דמם הוא מוצץ. הבנת הגנום של טפיל זה, כך מקווים החוקרים, יוביל לפיתוח דרכים לעיכוב פעילותו הקטלנית.

הגנום הוא מכלול המידע הגנטי הנמצא באורגניזם. זהו רצף מסובך מאוד שיכול להכיל מיליארדי בסיסים (יחידות די-אן-איי), ובשני העשורים האחרונים חלה קפיצת מדרגה ביכולת האנושית לפענחו. לדברי ד"ר קפלן, "כיום קל מאד לקרוא מיליוני מקטעים קצרים של די-אן-איי, אבל לא ניתן לקרוא מקטעים ארוכים מאוד. לכן, האתגר המרכזי, הוא סידור נכון של המקטעים הקצרים, בדומה להרכבת פאזל – תהליך המכונה הרכבת גנום."

הטפיל חומק ממערכת החיסון על ידי החלפת אנטיגן. צבעי האדום והירוק ממחישים את ההבדל בין האנטיגנים שמציגים הפרטים השונים. הדי-אן-איי מוצג בכחול. באדיבות לאורה מולר

הטפיל חומק ממערכת החיסון על ידי החלפת אנטיגן. צבעי האדום והירוק ממחישים את ההבדל בין האנטיגנים שמציגים הפרטים השונים. הדי-אן-איי מוצג בכחול. באדיבות לאורה מולר

עם האתגר הזה התמודד ד"ר קפלן עוד בתקופת הפוסט-דוקטורט שלו באוניברסיטת מסצ'וסטס עם פרופ' יוב דקר. הטכנולוגיה שפיתח מבוססת על ניסוי שבו נמדדת הקרבה המרחבית בין מקטעי די-אן-איי בתאים חיים. כבר ב-2013 הוא הדגים, במאמר שפורסם בכתב העת Nature Biotechnology, הרכבת גנום אנושי על סמך ניתוח חישובי מתקדם של דפוסי קרבה מרחבית. במאמר הוא דיווח על השיטה החדשנית להרכבת רצף גנומי בעזרת מדידות קירבה מרחבית. לדבריו, "השיטה הזאת גישרה על 'פערי ממדים' בהרכבת גנומים והיא רלוונטית לכל המינים בעולם החי."

מאז פיתוח השיטה החדשה להרכבת רצפי גנומים, הוקמו על בסיס עקרון זה כמה חברות ולאחרונה פוענחו באמצעותה גנומים רבים של חיות וצמחים כגון צפרדע, יתוש, עז, קינואה, חיטה ושעורה. כעת, כאמור, הגיע תורו של טפיל השינה Trypanosoma brucei.

במחקר הנוכחי גילו החוקרים קשר ייחודי בין ארגונו המרחבי של הגנום לבין מנגנון החלפת האנטיגן – החלבון שאותו מזהה מערכת החיסון האנושית. מנגנון החלפת האנטיגן מאפשר ל- Trypanosoma brucei לחמוק ממערכת החיסון של האדם הנגוע. להערכת החוקרים, יתכן שתגלית זו תאפשר בעתיד לפתח טיפולים שיגנו על האוכלוסייה המועדת להידבקות.

ד"ר קפלן הצטרף לסגל הפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט בטכניון בשנת 2016, וכן הקים מעבדה אינטרדיסציפלינרית, "שכן כדי להבין את הגנום צריך שילוב של תחומים רבים ובהם ביולוגיה, מחשבים, מתמטיקה, סטטיסטיקה, פיזיקה וכימיה. אנו חוקרים כיצד נקבע ארגונו המרחבי של הגנום, וכיצד ארגון זה משפיע על פעולת הגנום. בנוסף, קבוצת המחקר שלי עובדת על הדור הבא של שיטות הרכבת גנומים, שיאפשרו לאפיין ולהבין את השינויים הגנומיים המתרחשים בסרטן ומחלות אחרות."

למאמר המלא ב- Nature  לחצו כאן