לפני יותר מעשור נחשפה אחת התגליות המרעישות בהיסטוריה של חקר הביולוגיה – מערכת הקריספר (CRISPR). מערכת זו, שעליה כבר כתבנו רבות [1,2], פועלת בחיידקים וביצורים חד־תאיים אחרים (ארכאונים) ומשמשת מעין ״זיכרון חיסוני״ מפני פולשים. לאחר חדירה של גורם זר לתא, המערכת שומרת מידע על החומר התורשתי (DNA) של הפולש, כך שבפעם הבאה שיחזור תוכל לזהות אותו ולנטרל אותו על ידי חיתוך ה־DNA שלו.

חוץ מזה שזו מערכת מגניבה לכל הדעות, יש לה גם פוטנציאל מחקרי וטיפולי עצום, מכיוון שאפשר להשתמש בה כדי לחתוך ולערוך חומר תורשתי (DNA או RNA) בדיוק רב. טווח השימושים הפוטנציאליים הנמצאים כבר בשלבי פיתוח מתקדמים באקדמיה ובתעשייה, נע מאבחון מחלות זיהומיות, דרך ריפוי של מחלות גנטיות מולדות, ועד התאמה אישית של טיפול חיסוני לסרטן [3,4,5].

למרות הפוטנציאל העצום, כדי להשתמש במערכת הזאת בפועל לטיפול בבני אדם, על עולם המחקר להתמודד עם אתגרים וסיכונים מהותיים. ראשית, על מנת לתקן מוטציה ברקמה או איבר מסוים, חובה להצליח לשלוח את המערכת  למקום הנכון ולדאוג שתחדור לחלק ניכר מהתאים. שנית, נדרשת יעילות גבוהה של המערכת, כך שלאחר שזו תחדור אל התא, היא תערוך את הקוד הגנטי בהצלחה בשיעור גבוה מהמקרים. לבסוף, אם המערכת תגיע לרקמת היעד, אבל לא תפעל בדיוק של 100%, היא עלולה לחתוך את ה־DNA במקום שגוי ולגרום לנזק בתא, וזה, למשל, עלול להוביל להתפתחות סרטן.

מחקר חדש שיצא ממעבדתו של פנג ז'נג (שראיינו בשנת 2019 [2]) ושהתפרסם בשבוע שעבר בכתב העת Nature, חשף ש־CRISPR אינה נחלתם הבלעדית של ארכאונים וחיידקים, וכי מערכת דומה מצויה בממלכות הצמחים, הפטריות ובעלי החיים – כלומר ביצורים אאוקריוטיים [6]. מתברר כי למשפחת חלבונים שנקראת Fanzor, ואשר מצויה באאוקריוטים רבים, יש מאפיינים דומים לחלבונים ממערכת ה־CRISPR החיידקית. באמצעות חלבון Fanzor, החוקרים הצליחו לבצע עריכה גנטית ממוקדת בתאים אנושיים.

עצם הקיום של מערכת כזו ביצורים חיים מורכבים יותר הוא תגלית מדעית חשובה. ועם זאת, בשלב זה אין אנו יודעים לאיזה ייעוד היא משמשת באורגניזמים שבהם התגלתה – האם גם היא מתפקדת כמערכת חיסונית תוך־תאית? האם יש לה תפקיד אחר? ואולי זהו סתם שייר אבולוציוני חסר משמעות?

ועכשיו לשאלה המעניינת באמת – האם למערכת מבוססת Fanzor יש פוטנציאל להיות יעילה ובטוחה יותר ביישומי הנדסה גנטית? לטכניקה זו יש יתרון פוטנציאלי מהותי שאפשר להצביע עליו כבר כעת – גודלו של חלבון ה־Fanzor הוא כחצי מזה של החלבון העיקרי שכיום משתמשים בו לעריכה גנטית, דבר שעשוי לשפר את אריזת המערכת ואת יעילות החדרתה לתוך תאי המטרה. מבחינת היעילות של חלבון ה־Fanzor בעריכת החומר התורשתי, במחקר הודגמה יכולת עריכה בשיעור נמוך מאוד מהתאים. לאחר כמה שינויים והתאמות הצליחו החוקרים לשפר את יעילותו פי 10, ועדיין – שיעור ההצלחה הוא נמוך משמעותית מזה של מערכת ה־CRISPR. במאמר שפורסם לא נבדקה רמת הדיוק של הטכניקה, כך שקשה לצפות אם זו תהיה בטוחה לשימוש.

התגלית המרתקת מעסיקה אומנם מדענים רבים, אך עדיין מוקדם לדעת אם תהיה לה השפעה מכרעת על עתיד העריכה הגנטית למטרות מחקריות וטיפוליות. כל שנותר לנו הוא להמתין ולקוות.

מאת שגיא ברודסקי ועלי שמשוני.

עריכה לשונית: יהונתן הופמן.

מקורות והרחבות

[1] פוסט על פרס נובל לכימיה לשנת 2020 על גילוי CRISPR-Cas

[2] ראיון עם פנג ז'נג, ראש קבוצת המחקר, משנת 2019

[3] שימוש בטכנולוגיית קריספר לאבחון זיהום נגיפי

[4] שימוש בטכנולוגית קריספר לטיפול חיסוני נגד סרטן

[5] כתבה אודות הטיפול המבוסס־קריספר הראשון לריפוי מחלה גנטית שהוגש לאישור מנהל התרופות והמזון האמריקאי

[6] המחקר החדש