טיפה של דם לאבחון סרטן

בדיקות דם לאבחון סרטן הן ההבטחה הגדולה הבאה בתחום הרפואה. בדיקות פשוטות, נגישות ולא פולשניות אלה אמנם משמשות כבר באבחון מוקדם של סרטן, אך בשלב זה הן אינן אמינות מספיק כדי להיכנס לשימוש נרחב. שיטה חדשה שפיתחו מדעני מכון ויצמן למדע עשויה להוביל לקפיצת מדרגה בתחום ולפיתוחן של בדיקות דם לאבחון סרטן ברמת דיוק חסרת תקדים. ממצאי המחקר מתפרסמים היום בכתב-העת המדעי Nature Biotechnology.

"השיטות המקובלות כיום לגילוי סרטן הינן לרוב פולשניות ולא נעימות או לחלופין יקרות ולא נגישות", אומרת ראש צוות המחקר ד"ר אפרת שמע מהמחלקה לאימונולוגיה ורגנרציה ביולוגית של המכון. כך למשל, לקיחת דגימת רקמה (ביופסיה) – בין אם בניתוח או באמצעות מחט ארוכה – עלולה להכאיב ולפעמים אף כרוכה בסיכון מסוים. לעומת זאת, בדיקות דימות כגון MRI או PET-CT מסתמכות על ציוד יקר ומסורבל שאינו זמין בכל מקום. לפיכך, בדיקות דם יעילות, המכונות גם ביופסיה נוזלית, עשויות להוות חלופה מוצלחת לכל אלה. "לא מדובר רק בנוחות. הקטנת האי-נעימות הכרוכה בבדיקה מגדילה מאוד את הסיכויים שאנשים ירצו ללכת להיבדק, ובהתאם מגדילה גם את הסיכוי לגילוי מוקדם ולהצלת חיים", מוסיפה ד"ר שמע.

הרעיון לאבחן סרטן באמצעות בדיקות דם נשען על העובדה שבנוזל הדם שלנו משייטים תוצרי הלוואי של הרס תאים: מקטעי די-אן-אי וחלבונים שמקורם בתאי דם מתים. כאשר מתפתח בגוף סרטן, צפים בנוזל הדם גם מקטעי די-אן-אי וחלבונים שמקורם בתאי גידול מתים. בדיקות דם שונות לאבחון סרטן מצויות כיום בשלבי פיתוח מתקדמים, אך רובן לוקות בחסרונות משמעותיים. הדור הראשון של בדיקות אלה הסתמך על זיהוי מוטציות גנטיות שקשה מאוד לאתרן בבדיקות דם, שכן הן מהוות שבריר בלבד מהחומר הגנטי המופרש לדם; יתרה מכך, עצם קיומן של המוטציות אינו מעיד בהכרח על התפתחות סרטן. הדור החדש של בדיקות הדם מתמקד בנתונים מסוג אחר: מנגנונים אפיגנטיים, כלומר שינויים בגנום התא שאינם כרוכים בשינויים בדי-אן-אי עצמו, למשל, תגים כימיים שונים הנצמדים למולקולת הדי-אן-אי ומשפיעים בכך על ביטוי הגנים. אך גם לשיטות אלה יש חסרונות בולטים: בחלק מהבדיקות נדרשת כמות דם גדולה, בעוד אחרות מסתמכות על איתור של סוג אחד בלבד של שינוי אפיגנטי, ולכן תוצאותיהן אינן אמינות דיין.

""האלגוריתם שלנו ידע להבחין בין קבוצות של אנשים בריאים ובין חולי סרטן בדיוק של 92 אחוז – רמת ביטחון חסרת תקדים לבדיקות מסוג זה"

במחקר הנוכחי, שבוצע בהובלת תלמידי המחקר ואדים פדיוק וניר ארז, שאפו החוקרים לפתח גישה חדשה שתאפשר לאבחן סרטן באופן אמין על סמך כמות קטנה של דם. לשם כך הם התבססו על שיטה לדימות מולקולות בודדות, שפיתחה ד"ר שמע במהלך תקופת המחקר הבתר-דוקטוריאלי שלה בבית-הספר לרפואה של הרווארד ובמכון ברוד שבבוסטון. שיטה זו, הנעזרת במיקרוסקופיה פלואורסצנטית, מאפשרת לבצע מיפוי אפיגנטי מדויק ומדוקדק על בסיס דגימה קטנה מאוד. ד"ר שמע שיערה כי ניתן ליישם שיטה זו כדי לבחון שינויים אפיגנטיים בנוקלאוזומים – תתי-היחידות הבסיסיות שמהן מורכבת האריזה של החומר הגנטי בתא. כמו שרידים צפים מאונייה שטבעה, מיליוני נוקלאוזומים של תאים מתים נפלטים לזרם הדם ועשויים להוות כר פורה לאבחון סרטן.

במחקר הנוכחי השתמשו פדיוק וארז, יחד עם עמיתיהם, בשיטתה של ד"ר שמע כדי להשוות את הנוקלאוזומים מדמם של 30 מתנדבים בריאים לאלה של 60 חולים בסרטן המעי הגס המצויים בשלבים שונים של המחלה. המדענים זיהו דפוס אפיגנטי שונה באופן מהותי בכל אחת מהקבוצות. באמצעות כמות קטנה של דם, הם הצליחו למפות שישה שינויים אפיגנטיים הקשורים בסרטן ואף לזהות בדגימות מגוון סמני סרטן ידועים אחרים, כולל מקטעי חלבון מגידולים מתים שאינם ניתנים לגילוי בטכנולוגיות קונבנציונליות.

באמצעות אלגוריתמים של בינה מלאכותית ניתחו המדענים, בשיתוף פעולה עם פרופ' גיא רון ממכון רקח לפיסיקה של האוניברסיטה העברית בירושלים, את מאגר הנתונים האדיר שהתקבל משתי הקבוצות, ואף בדקו שילובים שונים של שינויים אפיגנטיים. במקביל, כדי לוודא שהממצאים רלוונטיים לא רק לגידולים במעי הגס, הם ערכו השוואות בין הנוקלאוזומים מדמם של אנשים בריאים ובין אלה מדמם של עשרה חולים בסרטן הלבלב. "האלגוריתם שלנו ידע להבחין בין קבוצות של אנשים בריאים ובין חולי סרטן בדיוק של 92 אחוז – רמת ביטחון חסרת תקדים לבדיקות מסוג זה", אומרת ד"ר שמע.

אם ישוחזרו ממצאים אלה גם בניסויים בהיקף גדול יותר, תיסלל הדרך לפיתוח בדיקת דם מרובת פרמטרים לגילוי סרטן על סמך דגימת דם של פחות ממיליליטר אחד. בדיקות מסוג זה צפויות לקדם גם את עולם הרפואה המותאמת האישית, שכן שלל הנתונים הנחשפים בבדיקה צפוי לאפשר התאמת טיפול מיטבי לכל חולה.

""הקטנת האי-נעימות הכרוכה בבדיקה מגדילה מאוד את הסיכויים שאנשים ירצו ללכת להיבדק, ובהתאם מגדילה גם את הסיכוי לגילוי מוקדם ולהצלת חיים"

"הצגנו הוכחת היתכנות של השיטה שלנו, וכעת יש לראות אם הממצאים ישוחזרו גם בניסויים הקליניים", מסכמת ד"ר שמע. "בעתיד, שיטה זו עשויה לאפשר לאבחן לא רק סוגי סרטן שונים, אלא גם מחלות נוספות המשאירות עקבות בדם, כגון מחלות אוטואימוניות ומחלות לב".

במחקר השתתפו גם ד"ר נועה פירט ואולגה ברש מהמחלקה לאימונולוגיה ורגנרציה ביולוגית; ד"ר יקטרינה אנדריאישבה, אבהיג'יט שינדה ודניאל ג'ונס מחברת SeqLL Inc. בווברן שבמסצ'וסטס; ד"ר ברק זכאי וד"ר יעל מבור ממרכז רפואי קפלן; וד"ר תמר פרץ, פרופ' אילה הוברט, ד"ר ג'ונתן כהן, ד"ר עזאם סלאח, ד"ר מרק טמפר, ד"ר אלברט גרינשפון, מרים מעוז וד"ר אביעד זיק מהמרכז הרפואי האוניברסיטאי הדסה.

לקבלת מידע נוסף, תמונות ולתיאום ראיונות:
משרד הדוברת - מכון ויצמן למדע
08-9343856 news@weizmann.ac.il