הנדסה גנטית של עובּרי אדם: הדרך ארוכה היא ורבה

חוקרים סינים דיווחו לראשונה כי ערכו את הגנים של עוברי אדם, אם כי לא בהצלחה יתרה

נעם לויתן ויונת אשחר | גליליאו

לפני כמה חודשים החלו לרוץ שמועות בקהילה המדעית כי כמה קבוצות מחקר בארצות הברית ובסין עורכות ניסויים בעריכה גנטית של עובּרי אדם ועומדות לפרסם מאמרים מדעיים בנושא. גל השמועות גרם לכמה מדענים לקרוא להשעייתה של כל פעילות הקשורה לניסויים מסוג זה, אך בעת פרסום הקריאה מחקרה של אחת הקבוצות הסיניות – קבוצת מחקר בראשותו של ג'וּנג'יאו חואנג (Huang) מאוניברסיטת סוּן יַאט-סֶן – כבר הסתיים. החוקרים הסינים פרסמו את תוצאות מחקרם ב-18 באפריל 2015 בכתב עת מקוון ולא מוכּר במיוחד בשם Protein & Cell.

כדי לערוך את הגנים בעוברים השתמשו חואנג ועמיתיו בשיטה הקרויה CRISPR/Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, קריספר), שיטה שנמצאת בשימוש מדעי מאז שנת 2012. השיטה מבוססת על מספר מולקולות שמתפקדות בחיידקים כמערכת חיסון המגנה עליהם מפני נגיפים שתוקפים אותם ועל מנגנון התיקון הטבעי של ה-DNA בתא.

הגן שאותו בחרו החוקרים לערוך הוא הגן המקודד לבטא-גלובין, אחד הרכיבים של ההמוגלובין – החלבון נושא החמצן שמצוי בתאי הדם האדומים שלנו. כאשר גן זה פגום הוא גורם למחלת הדם התורשתית בטא תלסמיה, מחלה שמובילה לאנמיה ועלולה אף להיות לעתים קטלנית.

מסיבות אתיות חואנג ועמיתיו בחרו לבצע את המחקר על עוברי אדם שאין כל סיכוי שיוכלו להתפתח לאדם שלם וחי, אפילו אם יושתלו ברחם. הם פנו למרכז להפריה חוץ גופית וקיבלו ממנו עוברים לא תקינים, שנועדו להיזרק על ידי המרכז מאחר שהופרו על ידי יותר מזרעון אחד (מצב המכונה פּוֹליספֶּרמיה). עובר שמתקבל מביצית שהופרתה על ידי שני זרעונים (ביצית מופרית עם שלושה קדם-גרעינים) מסוגל לעבור מספר חלוקות, אך מאחר שהוא מכיל מטען גנטי לא תקין החלוקות נפסקות לאחר זמן מה, כשהעובר הוא לא יותר מצבר תאים זעיר.

החוקרים הזריקו את המולקולות הדרושות לעריכת גנים באמצעות קריספר ל-86 עוברים, ש-71 מתוכם שרדו לאחר 48 שעות משעת ההזרקה. השיטה גרמה לשינויים גנטיים רק ב-28 עוברים והחליפה בהצלחה את הגן המקודד לבטא-גלובין בעותק תקין בארבעה עוברים בלבד מתוכם. אולם, פרט לשינוי הגנטי הצפוי נגרמו שינויים גם באתרים רבים אחרים ב-DNA של העוברים. כל שינוי בעקבות החטאה כזו של גן המטרה עלול להביא להופעת מחלות ופגמים חדשים, במקום לתקן מחלה קיימת.

אפשר, באופן עקרוני, להתגבר על הבעיה של שינויים באתרים לא רצויים באמצעות אבחון גנטי בטרם השרשה (Pre-implantation Genetic Diagnosis, PGD). באבחון נוטלים תא אחד מהעובר (לאחר שהתחלק והפך לגוש תאים) ומרַצפים את ה-DNA של התא כדי לבדוק שהוא תקין. אם לא מתגלות בעיות, העובּר מושתל ברחם האישה ומתפתח היריון תקין. כבר היום משתמשים בשיטה זו כדי למנוע לידת יילודים הלוקים במחלות גנטיות, ואפשר להשתמש בה באופן תיאורטי גם במקרה של הנדסה גנטית של עובר במטרה לרפאו ממחלה (ריפוי גֶני) והשתלתו ברחם האישה כדי שיתפתח היריון תקין.

תַצְרֵף DNA. איור: Adrian Cousins, Wellcome Images, CC-BY-NC-ND.

אולם, בעיה נוספת שבה נתקלו חואנג ועמיתיו מונעת שימוש אפשרי בשיטה זו. הגן המקודד לבטא-גלובין הוחלף בעותק תקין רק בחלק מהתאים של העוברים שנערכו בהצלחה. כלומר העוברים כללו תערובת של תאים, שחלקם הכילו עותק תקין של הגן וחלקם נותרו ללא שינוי (מצב המכונה מוזאיקה או פסיפס). במקרה כזה אבחון גנטי בטרם השרשה הוא בלתי אפשרי, מאחר שתוצאת הבדיקה תלויה בתא הנבחר ולכן לא תייצג את העובר השלם.

בעקבות ממצאים אלו החוקרים הדגישו במאמר כי על פי מחקרם עריכת גנים בעוברי אדם לתיקון מחלות גנטית עוד רחוקה מאוד מיישום מעשי. אף ללא השיקולים האתיים, יש לפתח שיטות עריכה שיעילותן ודיוקן קרובים ככל האפשר ל-100 אחוזים לפני ששוקלים ברצינות להשתמש בעריכת גנים של עוברים כטיפול במרפאות הפוריות.

מחקר על עריכת גנים, על הנדסה גנטית, של עוברי אדם הוא מחקר חשוב שצפוי כי יעורר הרבה רעש וימשוך תשומת לב. למרות זאת, שני כתבי העת הנחשבים ביותר – Nature ו-Science, סרבו לפרסם את מאמרם של חואנג ועמיתיו מאחר שמדובר בנושא שנוי במחלוקת מבחינה אתית.

כאמור, במחקר הנוכחי השתמשו בעוברים פגומים שלעולם לא יוכלו להתפתח וכמובן שלא יוכלו להעמיד צאצאים. עם זאת, הדאגה העיקרית שמעלים המתנגדים למחקר היא מכך ששינוי גנטי שנעשה ברמת העובר הוא מורש ויכול לעבור לצאצאים של האדם המהונדס ולשנות את ההרכב הגנטי של האנושות.

כיום, הורים שחולים בבטא תלסמיה יכולים – באמצעות אבחון גנטי בטרם השרשה – לבחור לא להביא לעולם ילדים בעלי עותק פגום של הגן הגורם למחלה. מצב שלא שונה בהרבה, מבחינת התוצאה, מתיקון העובר כך שלא ישא עותק פגום, אם וכאשר שיטות העריכה יהיו מדויקות ומספיק בטוחות כדי להבטיח שלא ייווצרו שינויים לא צפויים. בשני המקרים נגרם שינוי בהרכב הגנטי של האוכלוסייה האנושית, שינוי שאנחנו לא יכולים לחזות את המשמעויות שלו. למשל, לבטא תלסמיה, כמו לאנמיה חרמשית, יש גם צד חיובי – היא מקנה עמידות מסוימת מפני מחלת המלריה. מה תהיה ההשפעה של העלמת המחלה באזורים מוכי מלריה, בעקבות שימוש באבחון גנטי בטרם השרשה או על ידי עריכת גנים?

חשש נוסף של המתנגדים למחקר הוא שברגע שהטכנולוגיה להנדסה גנטית של עוברי אדם תהיה זמינה, השימוש בה לא ייעצר בתיקון מחלות גנטיות אלא בשינוי ליצירת מעין "אדם על", בעל תכונות מיוחדות כגון כח עצום או אינטליגנציה אדירה. אך הבסיס הגנטי של תכונות אלו מורכב ביותר, לא מדובר בגן יחיד, כמו במקרה של בטא תלסמיה, או במספר קטן של גנים אלא במאות גנים, ותכונות אלו גם מושפעות מאוד מהסביבה החיצונית. רק הנדסה גנטית מתקדמת ביותר והנדסה סביבתית ברמה ששמורה לסרטי מדע בדיוני על העתיד הרחוק יוכלו ליצור "אדם על" שכזה.

הדרך להנדסה גנטית מוצלחת של עוברי אדם עוד ארוכה ורבה. מחקרים כמו המחקר של חואנג ועמיתיו (שלדעת כותבי שורות אלו אין סיבה אתית לאסור עליהם, כיוון שהם נעשים על עוברים זעירים ולא תקינים שאינם יכולים להתפתח לאדם) יעזרו לבדוק ולשכלל את שיטות העריכה הגנטית עד שביום מן הימים אפשר יהיה להשתמש בהן ללא סיכון. עד שיגיע יום זה האנושות תצטרך לפתור את הסוגיות האתיות שהמחקר הנוכחי העלה לפני השטח ולהחליט האם אכן לערוך גנטית עוברי אדם כשהטכנולוגיה תהפוך לזמינה.

Top Image credits: Noam Leviatan, CC-BY-NC. This is a derivative of ICSI by Ekem and of DNA double helix horizontal by Jerome Walker

לקריאה נוספת

המאמר המקורי:

Liang, P. et al. CRISPR/Cas9-mediated gene editing in human tripronuclear zygotes. Protein Cell. 6, 363-372 (2015). doi: 10.1007/s13238-015-0153-5

נעם לויתן ויונת אשחר, "כוחות על?", "גליליאו" 190.

מאמר המבוסס על רשומה זו התפרסם בגליליאו גיליון 202, יולי 2015