הכפלת מספר העותקים של גן יחיד יכולה לגרום מחלה

מידה נכונה היא מרשם בדוק להצלחה בבישול, בניהול רגשות, ובתחומים רבים אחרים, לרבות גנטיקה. למשל, הגן הקרוי LIS1 ממלא תפקיד חיוני בהתארגנות הנוירונים במוח המתפתח. כאשר לעובר חסר עותק יחיד של הגן LIS1, המוח שלו לא מפתח את הקיפולים האופייניים, והוא נולד עם מחלת "המוח החלק" (lissencephaly). תינוקות אלה סובלים מפיגור שכלי קשה. אבל מה קורה אם וכאשר לעובר יש כמה עותקים של הגן הזה? מחקר חדש של פרופ' אורלי ריינר מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע מראה שריבוי עותקים של LIS1 עלול גם הוא לגרום לבעיות רפואיות שונות.

פרופ' ריינר גילתה בעבר את הקשר ביןLIS1 לבין מחלת המוח החלק. במחקר החדש הצליחה, יחד עם חברי קבוצת המחקר שלה, לגלות את תפקיד הגן ואת הסיבה לכך שחסרונו, או ריבוי עותקים שלו, משפיע על המוח המתפתח. מתברר ש- LIS1  ממלא תפקיד חשוב בקביעת הקוטביות בתא – כלומר האופן בו מסודרים האברונים השונים בתוך התא, והאזורים בהם מייצר התא מייצר מולקולות שמתפקדות כאתרי תקשורת עם תאים סמוכים. נוירונים משנים את קוטביותם כמה פעמים בתהליך התפתחות העובר. הקוטביות משתנה, למשל, כאשר תא גזע מתחלק באופן לא סימטרי, כך שנוצרים תא גזע, ותא נוסף שמתחיל להתמיין לתא עצב. קוטביות ממלאת תפקיד גם בהגירה של תאי עצב צעירים מאיזור אחד לאיזור אחר במוח העוברי.

 

אחד מהממצאים האחרונים בחקר גנום האדם מראה שגנים רבים, יחסית, עשויים להופיע אצל אנשים שונים בכמויות עותקים משתנים. לכמות הנורמלית של שני עותקים – אחד שמקורו באם ואחד שמקורו באב – עשוי להצטרף עותק נוסף. במקרה נפוץ אחר, אחד משני העותקים חסר. אומנם, ברוב המקרים, עודף או חוסר של עותק גנטי אינו גורם כל נזק, אבל במקרים מסוימים, כמות בלתי תקינה שלהם שלהם עלולה לגרום מחלות.

 

ד"ר תמר ספיר וטליה לוי, מקבוצת המחקר של פרופ' ריינר, פיתחו עכברי מודל שבמוחם נוצרת כמות עודפת של החלבוןLIS1 (כתוצאה מהכפלה של גן יחיד). כך התברר שמוח שמייצר כמות גדולה ועודפת של LIS1, הוא קטן מהרגיל. בבדיקה עמוקה יותר, התברר שלגרעיני התאים באיזור ההתרבות הייתה נטייה לנוע מהר יותר מגרעינים רגילים, אבל התנועה הזאת הייתה פחות מבוקרת. הנדידה היתה איטית יותר, ותאים רבים יותר מתו במהלכה, דבר שאולי מסביר את הירידה בגודל המוח. ממצא נוסף הראה שעלייה ברמת החלבון LIS1 גרמה לאי-סדר גדול יותר של גורמים שונים בתא.

 

האם תוצאות המחקר בעכברים תקפות גם בבני-אדם? כדי לענות על השאלה הזאת, שיתפו מדעני המכון פעולה עם פרופ' ג'ים לופסקי וד"ר ויימין בי מהקולג' לרפואה על-שם ביילור ביוסטון, טקסס. יחד, הם בדקו דגימות דם באמצעות שיטה שמשווה די-אן-אי של בני-אדם חולים לזה של אנשים בריאים. כך אותרו שבעה בני-אדם שסובלים מבעיות שונות בהתפתחות, ובכולם התגלה ריבוי עותקים של LIS1 או של אחד הגנים הסמוכים אליו, שגם הם ממלאים תפקיד בהתפתחות המוח. ממצאי המחקר, שפורסמו באחרונה בכתב העת Nature Genetics, מראים את ההשפעה של הכפלת גן יחיד בעכברי מודל, וקושרים אותה למחלה חדשה, המתחוללת בבני-אדם כתוצאה משונות במספרם של עותקים גנטיים.

 

פרופ' ריינר: "שונות במספר העותקים של גנים נפוצה בהרבה ממוטציות, והיא עשויה להיות המפתח להתפתחותן של מספר מחלות. לדוגמה, מחלות כמו סכיזופרניה, אפילפסיה ואוטיזם, קשורות, לפי עדויות מסוימות, לליקויים בתהליך נדידת הנוירונים במוח העובר. ייתכן שהן קשורות גם לשונות במספר העותקים של גנים מסוימים".