סופה של מחלת ילדי הבועה? יישום טכנולוגיית קריספר מוכיח שהדבר אפשרי

מחקר חדש ופורץ דרך בהובלת ד"ר איל הנדל מהפקולטה למדעי החיים ע"ש מינה ואבררד גודמן באוניברסיטת בר-אילן, בשיתוף עם חוקרים מאוניברסיטת תל אביב ורופאים בכירים מבית החולים שיבא, תל השומר, מציע אסטרטגיה חדשנית לריפוי גנטי באחת המחלות הגנטיות הקשות – מחלת הסקיד – SCID (מחלת ילדי הבועה).

מחלת ילדי הבועה – SCID

סקיד (Severe Combined Immunodeficiency) היא למעשה קבוצה של מחלות המכונות "כשל חיסוני משולב חמור". מחלות אלה מתאפיינות בכשל בהתפתחות תאי דם לבנים, לימפוציטים מסוג T, מה שמוביל לפגיעה קשה ביכולת מערכת החיסון להגיב למעוררי מחלות שונים. חלק ממחלות ה-SCID מתאפיינות בפגיעה גם בתאי ה-B, וחלקן גם בתאי ההרג הטבעיים (NK). אחד האמצעים שננקטו בעבר כדי להגן על ילדים אלה מלחלות הוא גידולם בתוך בועה אטומה לחיידקים ומעוררי מחלות אחרים, מה שהוביל לכינוי "מחלת ילדי הבועה".

בישראל, שיעור התחלואה במחלת SCID הוא מקרה אחד ל-29,000 לידות. שיעור התחלואה בישראל גבוה במיוחד – גבוה מזה של ארה"ב, שם הוא עומד על מקרה אחד ל-58,000 לידות, וזאת כתוצאה משיעור גבוה של נישואי קרובים, שמעלה את הסיכוי להורשה של הגן הפגום משני ההורים, מה שמוביל למחלה.

מחלות ה-SCID הן מונוגניות – כלומר נגרמות מפגם בגן אחד, ויכולות לעבור בתורשה במגוון דרכים. תינוקות שנולדים עם SCID עשויים להיות בריאים בשבועות הראשונים לחייהם, אך בעקבות חשיפה למעוררי-מחלות בסביבה ודעיכתם של הנוגדנים שהועברו מהאם, חשופים תינוקות אלה לפתח זיהומים חיידקיים, נגיפיים או פטרייתיים מסכני-חיים. בהיעדר התערבות רפואית לשיקום מערכת החיסון, רבים מהתינוקות החולים במחלה זאת מתים בטרם הגיעם לגיל שנתיים.

הטיפול המקובל וחסרונותיו

הטיפול המקובל למחלת SCID מבוסס על השתלת מח עצם. בתהליך זה משתילים למטופל תאי-אב בריאים המסוגלים לייצר תאי דם לבנים וכך לשקם את מערכת החיסון. במקרים של התאמה גנטית מלאה בין החולה לתורם, יעילים טיפולים אלה בכ-90% מהמקרים. עם זאת, במקרים של התאמה גנטית שאינה מלאה, פוחתים סיכויי ההצלחה של הטיפול ל-60%–80%. הסיבות לכישלון יכולות לנוע מכשל בקליטת התאים הבריאים בגוף החולה ועד להיווצרות של מחלות קשות הנובעות מתקיפה של תאי השתל את תאי החולה.

על רקע המגבלות בטיפול בהשתלות מח עצם, ביניהן הקושי באיתור תורמים עם התאמה גנטית מלאה, העובדה שאחוזי ההצלחה מוגבלים וקיומן של תופעות הלוואי, עולה צורך עז לפתח חלופות טיפול נוספות למחלות ה-SCID.

המטרה: ריפוי גני באמצעות קריספר

במחקר הנוכחי, נבחנה אחת מחלופות הטיפול המתקדמות ביותר: הנדסה גנטית של תאי-האב של מערכת הדם של החולה עצמו, על מנת לתקן את הקוד הגנטי ולרפא את המחלה. בניגוד לפתרון של השתלת מח עצם מגורם חיצוני, במקרה הזה אפשר לומר שהתורם הוא האדם עצמו, ועל כן פוחתים משמעותית הסיכונים הכרוכים בהשתלת מח עצם מאדם אחר, משום שאין סיכון לדחיית השתל ולהתעוררות תגובת מערכת החיסון.

כיום מוכרים למדע מעל ל-20 פגמים גנטיים שיכולים לגרום למחלות SCID. במחקר זה, התמקדו החוקרים בפגם גנטי אחד, הנגרם ממוטציה בגנים מסוג RAG2. הרעיון העומד בבסיס המחקר הוא הוצאת תאי גזע מגוף החולה, עריכה גנטית ותיקון הגנים הפגומים בהם – והחזרתם לגוף.

כדי לבצע את העריכה הגנטית הנדרשת בתאי האב של החולה, יש להחליף את המקטע הפגום ב-DNA במקטע חדש ותקין. לצורך כך, היה על החוקרים לבצע חיתוך של גדיל ה-DNA במיקום שבו קיים הפגם, ולהחליפו במקטע מתוקן. טכנולוגיית הקריספר מאפשרת לעשות בדיוק את זה:

1. חיתוך המקטע הפגום: החיתוך נעשה בעזרת רכיב RNA המסוגל להיצמד למיקום ספציפי בגן, ובאמצעות רכיב של חלבון "קאס 9" המאפשר חיתוך מדויק של ה-DNA. אפשר לדמות את הפעילות כ"ננו-מספריים" המסוגלים לחתוך גנים במיקום שהונדס מראש על ידי המדענים.
 

2. הכנסת מקטע תקין: במקביל לחיתוך המקטע הפגום, הכניסו המדענים אל תוך התא רצף DNA מתוקן של הגן, שהונדס לפי רצף DNA הנמצא בתאים בריאים ונישא על ידי וקטור של וירוס ממשפחת אדנו (rAAV6). על מנת להכניס את מערכת הקריספר לגרעין התא, ביצעו החוקרים תהליך של אלקטרופורציה – שימוש מבוקר בזרם חשמלי שגורם להיווצרות זמנית של חורים קטנים במעטפת התא, שדרכם יכולה מערכת הקריספר להיכנס לתאים.  
​​​​​​​3. איחוי המקטע התקין: לאחר מכן, מערכות התיקון הגנטי של התא נכנסות לפעולה, ומאחות את גדיל ה-DNA שנחתך יחד עם ה-DNA החיצוני שהוכנס לתא.

תוצאות הניסוי

החוקרים הצליחו לתקן את גן ה-RAG2 בתאי-אב של מערכת החיסון שנלקחו מחולה ספציפי. בהתאם להשערתם, הוכיחו החוקרים כי תאים שבהם הוחלף המקטע הפגום שגרם להם שלא לפתח תאי T, במקטע חדש ותקין, אפשרו לתא החולה לפתח תאי T.

למעשה הוכיח המחקר את ההיתכנות של מערכת עריכה גנטית של תאי הדם במחלת SCID, מה שפותח את הדלת לפיתוח טיפולים דומים גם למחלות דם תורשתיות אחרות. הטכנולוגיה עדיין אינה נמצאת בשימוש קליני, שכן התאים שתוקנו טרם הוחזרו בפועל לגוף, אך בשנים הקרובות, מקווים המדענים, תוכל טכנולוגיית קריספר לשמש לריפוי יעיל ובטוח של מחלת ה-SCID ומחלות נוספות.