הנדסה גנטית: תיקונים מבפנים

ביום שני שעבר ישב בריאן מדוקס בבית חולים באוקלנד, קליפורניה במשך שלוש שעות כשצינור עירוי מכניס לגופו מיליארדי נגיפים. תפקידם של הנגיפים היה לעשות  את מה שהם מצטיינים בו: להדביק את תאי הכבד של מדוקס ולגרום להם לייצר חלבונים לפי ההוראות הכתובות בחומר הגנטי שהנגיפים נושאים בתוכם. החלבונים האלו תוכננו לבצע ניתוח עדין בתוך התא עצמו: לחתוך את ה-DNA של תאי הכבד ולההחדיר אליו  פיסת DNA חדשה שתוכננה במעבדה. כך הפך מדוקס לאדם הראשון שבתוך גופו ממש התרחשה הנדסה גנטית.

מדוקס סובל ממחלה גנטית נדירה בשם תסמונת האנטר (Hunter syndrome). במחלה זו החלבון שאחראי על פירוק סוג מסוים של מולקולות פחמימניות ארוכות פגום או חסר. המולקולות האלו חשובות לתפקוד התקין של הגוף, אבל כשהן מצטברות בכמויות גדולות מדי הן עלולות לגרום לנזקים חמורים, ביניהם דלקות חוזרות באוזניים, קשיי נשימה, בעיות לב, בעיות בפרקים המובילות לקשיי תנועה ובחלק מהמקרים גם נזק מוחי קשה.

הגן הפגום אצל חולי האנטר נמצא על כרומוזום X, ולכן כמעט רק גברים לוקים בתסמונת. לנשים יש שני כרומוזומי X, כך שאם הגן פגום באחד מהם, הגן התקין בכרומוזום השני יכול "לכסות" עליו, ולייצר די חלבון בשביל פעולה תקינה. לגברים יש כרומוזום X  אחד, ואם יש בו מוטציה התאים שלהם כלל לא מייצרים חלבון תקין.

חולים בצורה הקשה יותר של התסמונת סובלים מבעיות קוגניטיביות ולרוב לא חיים מעל 15 שנה. בצורתה הקלה יותר אפשר לחיות עם התסמונת שנים רבות, בעיקר בעשור האחרון, מאז החל הטיפול בהחלפת אנזים. בטיפול זה החולים מקבלים עירוי המכניס לדמם את החלבון החסר להם. הטיפול מקל על התסמינים, אך הוא אינו יכול למנוע אותם לחלוטין. נוסף על כך, על החולים לקבל עירוי כל שבוע, ובעלות גבוהה מאוד – בין בין 100 אלף ל-400 אלף דולר בשנה.

מדוקס, בן 44, היה בין הראשונים שקיבלו את הטיפול האנזימטי, כשהשתתף בניסוי קליני שבחן את יעילותו. עכשיו הוא התנדב להיות הראשון לנסות את הטיפול החדש. עד כה הוא עבר 26 ניתוחים, לטיפול בשלל בעיות הקשורות בעצמותיו, אוזניו, עיניו ושלפוחית השתן שלו. מדוקס הוא שותף חלקי בשתי מסעדות ובעבר עבד כשף, אבל כיום אינו יכול עוד לעבוד במטבח. לפני שנה הוא כמעט מת מדלקת ריאות.

לנגיפים שהוזרקו למדוקס  הוחדרו גנים ליצירת חלבונים מיוחדים במינם: נוקלאזות של אצבעות אבץ, המכונות "מספריים גנטיות". "אצבעות האבץ" הן מבנים חלבוניים שיודעים לזהות רצפים מסוימים ב-DNA ולהיקשר אליהם. "נוקלאזה" היא חלבון שחותך DNA. כאשר מחברים את השניים ביחד מתקבל חלבון החותך את ה-DNA רק במקום מסוים, המקום בו נקשרות אצבעות האבץ. כך יכלו החוקרים לכוון את החלבון לחתוך את הגן הפגום מה-DNA בתאים של מדוקס.

לצד ההוראות ליצירת הנוקלאזות של אצבעות האבץ מכיל ה-DNA של הנגיפים עותק תקין של הגן הפגום. אם הכל פעל לפי התכנית, מנגנוני התיקון של התא השתמשו בגן התקין כדי  לתקן את הקרע שהנוקלאזות יצרו ב-DNA, וכך החליפו את הגן הפגום בגן התקין.

אם התיקון הגנטי יצליח רק באחוז אחד מתאי הכבד, ייצר גופו של מדוקס כמות מספיקה של החלבון והוא לא יזדקק עוד לעירוי האנזים כל שבוע. הנזק שכבר נגרם לגופו כבר לא יתוקן, אך רופאיו מקווים שהטיפול ימנע נזקים נוספים.

נכנסים פנימה

תיקונים גנטיים כאלו נעשו כבר בעבר, וחלק מהם אף השתמשו באצבעות אבץ, כפי שנעשה בניסוי קליני להקניית עמידות לנגיף האיידס. רק השנה טופל נער החולה באנמיה חרמשית בעזרת הנדסה גנטית, שהקנתה לתאי מח העצם שלו את היכולת לייצר חלבון תקין, וממש לאחרונה פורסם סיפורו של ילד שמחלה גנטית הותירה חלק גדול מגופו ללא עור, ורופאים תיקנו את המוטציה בתאיו ויצרו מהם עור חדש שהשתילו בחזרה בילד.

אבל בכל המקרים האלה, ובטיפולים גנטיים נוספים, הרופאים הוציאו את התאים מגופו של המטופל, שינו את הגנים שלהם, והחזירו אותם בחזרה לגוף. זו שיטה יעילה ובטוחה יותר, משום שכך אפשר לבדוק את התאים לפני השתלתם בגוף החולה ולוודא שהמניפולציה הגנטית הצליחה ושהתאים לא עברו שינוי לא רצוי, שעלול להזיק להם. אולם ברוב המחלות אי אפשר להוציא את התאים הפגומים ולהשתיל אותם חזרה בקלות יחסית, כפי שעושים עם תאי דם ועור. לכן בטיפול זה, בפעם הראשונה, הכניסו החוקרים את כל המרכיבים הדרושים להנדסה גנטית אל תוך גופו של מדוקס, והתאים שלו יעברו את השינוי הגנטי לא בצלחת במעבדה אלא במקומם הטבעי.

הטיפול החדש אינו נטול סיכונים. ללא אפשרות לבדוק מה בדיוק השתנה בחומר הגנטי של התאים אי אפשר יהיה לדעת אם "המספריים הגנטיות" לא חתכו מקומות שאינם אמורים לחתוך, והכניסו מוטציות נוספות. מוטציות כאלו, אם התרחשו, עלולות לגרום לסרטן. מחקרי בטיחות בחיות מעבדה הראו שהסיכון אינו גדול, אבל זה הניסוי הראשון בבני אדם, כך שיש עוד הרבה שאינו ידוע. "עד כמה הטכנולוגיה הזו חסינה מפני טעויות? אנחנו עדיין לומדים זאת" אמר ל-Associated Press קארל ג'ון (June), חוקר שהיה מעורב בטיפול גני אך לא בניסוי הזה.

אם הטיפול יצליח, הרופאים יוכלו לראות סימנים ראשונים לכך בעוד כחודש, ובדיקות יוכלו לאשר זאת בעוד שלושה חודשים. התוכניות הן לטפל בכשלושים חולים מבוגרים כדי לבדוק את בטיחות ויעילות השיטה, ובסופו של דבר, אם התוצאות יהיו חיוביות, להתחיל לטפל בילדים מגיל צעיר. כך מקווים החוקרים למנוע מראש את נזקי המחלה.

"אני חושש ומתרגש" אמר מדוקס לפני שנכנס לבית החולים. "חיכיתי לזה כל חיי, למשהו שיוכל לרפא אותי". חולים רבים בתסמונת האנטר ובמחלות גנטיות אחרות מצפים גם הם להצלחת הניסוי, בתקווה שהוא יסלול את הדרך להציל חיים רבים ולשפר את חייהם של מיליונים.