האלגוריתם שיציל עוברים

רשימת הבדיקות המומלצות לנשים בזמן ההיריון רק הולכת וגדלה. מטרתן של הבדיקות לגלות מומים ומחלות עוד טרם הלידה, אך לעיתים יש סיכון גם בבדיקה עצמה. בדיקת מי שפיר לדוגמא נושאת עימה גם סיכון להפלה. לראשונה, חוקרים מאוניברסיטת תל אביב הצליחו לפתח אלגוריתם שמאבחן מוטציות ברמת הגן הבודד אצל עוברים, ברמת דיוק גבוהה בהרבה מהבדיקות הקיימות היום, וכל זאת באמצעות בדיקת דם פשוטה של האם.

עובר אחד קטן, אלפי מוטציות מסוכנות

את השיטה המהפכנית פיתח הדוקטורנט תום רבינוביץ' בהובלתו של פרופ' נועם שומרון מבית הספר לרפואה ע"ש סאקלר. מדובר באלגוריתם שמסוגל להבחין באופן מדויק בין ה-DNA של האם לזה של העובר בדגימת דם של האם, לשם ביצוע ריצוף של הגנום העוברי.

"נכון להיום ידועים לנו כ-7,000 גנים בגנום האנושי, אשר מוטציות נקודתיות בהם גורמות למחלות, חלקן עם השלכות בריאותיות קשות", אומר פרופ' שומרון. "מחלות אלה, כמו הטיי-זקס וה-CF (סיסטיק פיברוזיס) קרויות מחלות מונוגניות, מכיוון שהן נגרמות על ידי פגם בגן אחד ספציפי. אף על פי שמרבית המחלות המונוגניות נדירות ביותר, מדובר באלפי מוטציות, אשר בסיכום כולל מהוות סיכון משמעותי ללידתו של תינוק חולה. בדיקות ההיריון הנפוצות כיום, כמו בדיקת מי שפיר וצ'יפ גנטי, אינן מסוגלות לאתר פגיעות בגנים ספציפיים, אלא רק ברמה של כרומוזומים שלמים, או תת-אזורים של כרומוזומים הכוללים מיליוני אבני-יסוד (נוקליאוטידים) של ה-DNA העוברי. קושי נוסף הוא שמדובר בבדיקות פולשניות, שעלולות לסכן את העובר, ולכן נשים רבות אינן מעוניינות להיבדק".

מוסיף תום רבינוביץ': "הטכנולוגיה הבלתי פולשנית הקיימת היום נקראת NIPD (Non-Invasive Parental Diagnosis), והיא מאפשרת אבחון תסמונות גנטיות בעובר באמצעות בדיקת דם מהאם כבר בשבוע ה-12-10 להיריון, אך היא מסוגלת לאתר רק פגמים ברמת הכרומוזומים. השיטה החדשה שפיתחנו מאפשרת רזולוציה גבוהה עשרות מונים מזו שמציעות הבדיקות הקיימות, ברמת הגן הבודד".

הצליחו להפריד ולשחזר את הגנום העוברי

מטרת החוקרים הייתה למצוא דרך להפריד ולשחזר ברמת דיוק גבוהה ביותר את גנום העובר מתוך דגימת דם שנלקחה מהאם. "בפלזמה של דם האם מצויות פיסות של DNA חופשי, אשר כ-10% מהן שייכות לעובר," מסביר פרופ' שומרון. "הבנו שאם נרצף את ה-DNA שבדם ונדע להבחין בין זה של האם לזה של העובר, נוכל לקבל תמונה מלאה של מבנה הגנום העוברי ולחפש בו מוטציות נקודתיות בגנים ספציפיים. לשם כך פיתחנו שיטה חישובית הסתברותית, שמבחינה בין פיסות DNA מרוצפות שמקורן באם לאלה שמקורן בעובר, על פי תכונות פיזיות ספציפיות, למשל גודל פיסת ה-DNA."

לאורך שלבי הפיתוח נבחן האלגוריתם בעזרת דגימות שנלקחו משבע משפחות בעלות היסטוריה של מחלה גנטית קשה, שעברו טיפולים להפריה חוץ-גופית במטרה לברור עוברים בריאים לפני החזרתם לרחם. בכל משפחה נבדקו ארבע דגימות DNA: אחת של האב, אחת של האם שיש בה רק DNA שלה, אחת נוספת מהאם המכילה תערובת של DNA שלה ושל העובר, ודם מהתינוק לאחר לידתו. החוקרים ביצעו ריצוף לכל דגימות ה-DNA, ונעזרו באלה של האם ושל האב, כדי לזהות את גנום העובר בריצוף עמוק של ה-DNA המעורבב מהפלזמה.

התוצאות הושוו לבדיקת סיסי שיליה – בדיקה פולשנית שמתבצעת בשבוע ה-11 להיריון, כאשר יש חשש שהעובר פגוע. בהמשך, לאחר הלידה, הושווה הגנום העוברי ששוחזר באמצעות השיטה החדשה לגנום של התינוק. ההתאמה הייתה מלאה.

המחקר בוצע בהשתתפות ד"ר רעות מטר ופרופ' לינה באסל מהמרכז הרפואי רבין בפתח תקווה וד"ר דוד גולן מהטכניון. מאמר בנושא התפרסם בכתב העת המוביל בעולם בתחום הגנומיקה Genome Research.

לזהות את הבעיה ביעילות וללא סכנה

"לאור הצלחת הניסוי אנחנו מבקשים כעת לקדם את הטכנולוגיה שלנו לשלב המסחרי, במטרה לפתח בדיקת סקר מניעתית לכל אם שתהיה מעוניינת בכך," מסכם פרופ' שומרון. "אנחנו מאמינים שבעתיד תוכל כל אישה בהיריון לעבור בדיקה נגישה וקלה, המבוססת על השיטה החדשנית כבר בשלב מוקדם מאוד, והיא תסייע בקבלת החלטה על הפסקה מוקדמת של ההיריון במקרים בהם יתגלו מחלות גנטיות קשות. בכך ייחסך סבל רב מהתינוקות וממשפחותיהם".