אפיגנטיקה

מהי אפיגנטיקה?

אפיגנטיקה היא תחום מחקר העוסק בשינויים בפעילות הגנים שאינם נובעים משינוי ברצף ה-DNA עצמו. כלומר, האותיות הגנטיות נשארות כפי שהיו, אך האופן שבו התא קורא ומשתמש בהן משתנה. אפשר לדמות זאת לפסנתר: הקלידים קבועים, אבל המנגינה תלויה בשאלה אילו קלידים מופעלים, באיזה קצב ובאיזו עוצמה.

שינויים אפיגנטיים מתרחשים באמצעות כמה מנגנוני בקרה מרכזיים. בהם מתילציה של DNA, שיכולה להשפיע על הפעלה או השתקה של גנים; שינויים בהיסטונים - החלבונים שסביבם מלופף ה-DNA, המשפיעים על מידת הנגישות של הגנים לקריאה; וכן מולקולות RNA שאינן מקודדות לחלבון אך משתתפות בוויסות פעילות הגנים.

ייחודה של האפיגנטיקה הוא בחיבור בין הרצף הגנטי הקבוע לבין השפעות משתנות של אורח חיים וסביבה. תזונה, פעילות גופנית, זיהומים סביבתיים, סטרס, והזדקנות יכולים להשאיר חותם אפיגנטי בתאים, ולעיתים החותם הזה גם ניתן לשינוי. 

בזכות היכולת הזאת, האפיגנטיקה פותחת אפשרויות חדשות לאבחון ולטיפול: היא מסייעת להבין כיצד מחלה מתפתחת בתאים, ובמקביל עשויה להצביע על נקודות שבהן אפשר להשפיע על התהליך, לעצור אותו או לשנות את מהלכו.

אפיגנטיקה ורפואה מותאמת אישית

רפואה מותאמת אישית מבקשת להתאים את הטיפול לפרופיל הביולוגי הייחודי של כל מטופל. לשם כך היא בוחנת את הרקע הגנטי, ההיסטוריה הרפואית והסביבתית, פעילות התאים ודפוס המחלה שהתפתח בגוף. כאן נכנסת האפיגנטיקה לתמונה: לצד המידע שמספק הגנום, האפיגנום מראה אילו גנים פעילים או מושתקים בפועל, וכיצד פעילותם משתנה בהשפעת גיל, סביבה, אורח חיים ומחלה.

האפשרות לקרוא את הדפוס האפיגנטי של המטופל מאפשרת להבין כיצד הגוף משתמש במידע הגנטי בפועל, ולכן יש לה חשיבות רבה ברפואה מותאמת אישית. אחד השימושים המרכזיים הוא אבחון מוקדם: במחלות רבות, כמו סרטן, מחלות מטבוליות ומחלות ניווניות, שינויים אפיגנטיים יכולים להופיע כבר בשלבים הראשונים של המחלה, לעיתים עוד לפני הופעת תסמינים. זיהוי שינויים אלה עשוי לסייע באבחון מדויק יותר, בהבחנה בין סוגי מחלה שונים ובחיזוי התגובה לטיפול.

שימוש נוסף הוא הערכת הגיל הביולוגי של תאים ורקמות - כלומר קצב ההזדקנות שלהם בפועל. הערכה זו נעשית באמצעות "שעונים אפיגנטיים", המבוססים בעיקר על דפוסי מתילציה של DNA, ועשויה לסייע בניבוי סיכון למחלות הקשורות לגיל ובמעקב אחר השפעתם של טיפולים או שינויים באורח החיים. 

מה אנחנו חוקרים במרכז דנגור באוניברסיטת בר-אילן?

במעבדות המחקר שלנו עוסקים בשאלות שנוגעות לאפיגנטיקה ולבקרה על פעילות הגנים. אחד הכיוונים המרכזיים הוא חקר ביטוי גנים - כלומר האופן שבו המידע הגנטי בא לידי ביטוי בפעילות התא. זהו מידע חשוב לרפואה מותאמת אישית, מפני שגם כאשר לשני מטופלים יש מטען גנטי דומה, הגוף שלהם לא בהכרח יתנהג באותה דרך.

כיוון חשוב נוסף הוא חקר האפיגנטיקה של סרטן, שבו נבדק כיצד מוטציות ברצף ה-DNA ושיבושים במנגנוני הבקרה של הגנים יכולים להשפיע על התפתחות הגידול. הבנת דפוסים אלה יכולה לסייע בסיווג סוגי סרטן, בזיהוי עמידות לטיפולים ובאיתור נקודות תורפה, ובכך לאפשר התאמת טיפול מדויקת יותר עבור כל מטופל.

כיוון נוסף שאנחנו חוקרים במרכז דנגור עוסק בקשר שבין זיהומים, סביבה ושינויים אפיגנטיים. בין היתר נחקרת השפעתם של וירוסים על אריזת ה-DNA בגרעין התא ועל פעילות הגנים לאורך זמן. המחקרים בוחנים אם גם לאחר שהזיהום חולף, הוא מותיר בתאים מעין "זיכרון" מולקולרי המשפיע על תפקודם. כך מחבר המחקר בין אירוע רפואי שנראה נקודתי לבין שינויים עמוקים ומתמשכים בביולוגיה של התא.

מחקר יישומי ושיתופי פעולה רב-תחומיים

מרכז דנגור פועל כגשר בין המחקר האקדמי לבין היישום הקליני. המרכז מאגד חוקרות וחוקרים ממגוון תחומים ומקדם חיבורים בין מעבדות המחקר באוניברסיטת בר-אילן לבין זירות קליניות, כמו המרכז הרפואי שיבא תל השומר והפקולטה לרפואה ע"ש עזריאלי בגליל.

מחקרים במרכז דנגור מדגימים כיצד משפיעים שינויים אפיגנטיים על הסיכויים להתפתחות מחלות. כך, למשל, המחקר של פרופ' מיטל גל-תנעמי, שעוסק באופן שבו נגיף הפטיטיס C מותיר "חתימה" אפיגנטית בתאי הכבד גם לאחר ריפוי מהנגיף, מסייע בהבנת הסיכון המתמשך להתפתחות סרטן הכבד. 

לצד שיתופי הפעולה, המרכז עושה שימוש בטכנולוגיות מתקדמות, בכלים חישוביים , במודלים סטטיסטיים ובבינה מלאכותית כדי להפיק משמעות רפואית מכמויות גדולות של נתונים. כלים אלה מסייעים לזהות קשרים בין שינויים אפיגנטיים, פעילות גנים, סיכון למחלה ותגובה לטיפול. 

המחקר האפיגנטי במרכז דנגור ממחיש את אחת ההבטחות הגדולות של הרפואה המודרנית: להבין לא רק את רצף הגנים שלנו, אלא גם את האופן שבו הם פועלים, מושתקים ומשתנים לאורך החיים. ככל שנדע לקרוא טוב יותר את שכבת הבקרה הזאת, כך נוכל להתקרב לרפואה מוקדמת, מדויקת ומותאמת יותר.