תגליות חדשות בנוגע לרנ"א
ערן הורנשטיין ממכון ויצמן חוקר סוגים חדשים של אר-אן-אי שממלאים תפקיד בבקרת תהליכים בהתפתחות האורגניזם
מה שמכונה "מהפכת האר-אן-אי" בביולוגיה מולקולרית נובע משורה של תגליות על סוגים חדשים של אר-אן-אי אשר אינם שליחים בלבד, אלא בעלי תפקיד מפתח בבקרת תהליכים תוך-תאיים ובהתפתחותו של האורגניזם. משפחה אחת כזאת של מולקולות אר-אן-אי נקראת מיקרו-אר-אן-אי (microRNA). אלה הן מולקולות קטנות, שתפקידן העיקרי הוא בקרה של התבטאות גנים. איך הן עושות זאת? הן נקשרות למולקולות של אר-אן-אי שליח, ואינן מאפשרות להן להעביר את המידע הנחוץ לבניית החלבונים. התהליך הזה קרוי "הפרעה באמצעות אר-אן-אי", והוא מהווה אמצעי יעיל לשליטה על הייצור של חלבונים שונים ולוויסותו.
ד"ר ערן הורנשטיין, מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע, חוקר את תפקידם של גנים המקודדים למיקרו-אר-אן-אי בבקרה של התבטאות גנים, במסגרת ההתפתחות של בעלי-חיים ובני-אדם, במצבים רגילים ובעת מחלה. הורנשטיין, בן 37, הצטרף לסגל החוקרים הבכיר של מכון ויצמן לפני כשנתיים והוא עומד בראש צוות המונה 7 תלמידי מחקר ו-3 חוקרים בתר-דוקטוריאליים. לצד הקריירה המחקרית שלו הוא מחזיק בתואר רופא (Md) מטעם בית הספר לרפואה של האוניברסיטה העברית. "אני מרגיש שהרקע שלי ולימודי הרפואה משפיעים על עולם האסוציאציות שלי ועל נטייתי לחקור מנגנונים מולקולריים וגנטיים בסיסיים המעורבים במחלות" אומר הורנשטיין. "חשוב לי לבצע מחקרים שיש להם השפעה על בריאות בני-האדם".
"אנחנו יודעים שכאשר גנים מסוימים צוברים מוטציות, התוצאה היא מחלה. אך אנחנו לא יודעים מה קורה כאשר גן המקודד למיקרו-אר-אן-אי צובר מוטציות. האם יכול מיקרו-אר-אן-אי פגום לגרום למחלה? האם השוני במנגנון הבקרה יוביל למחלה שונה? אם מיקרו-אר-אן-אי אכן מעורב במחלות גנטיות, ייתכן שאפשר יהיה לפתח טיפולים חדשים אשר יתמקדו בגנים של המיקרו-אר-אן-אי שהתגלו באחרונה".
במחקריו הוא מתמקד בתפקידו של המיקרו-אר-אן-אי בהתפתחות הלבלב, העצם והסחוס. הוא בוחן כיצד פגמים גנטיים ברקמות אלה עלולים להוביל למחלות נפוצות, כגון סוכרת, שסע החך ודלדול העצם. "גם סרטן נגרם כתוצאה משיבושים גנטיים", הוא אומר, "ולכן חקר המשמעויות של שיבושים בתפקוד המיקרו-אר-אן-אי יכול לספק תובנות חדשות ביחס לתפקידיהן של מולקולות קטנות של אר-אן-אי במחלות סרטניות".
כדי לגלות אילו מקטעים של מיקרו-אר-אן-אי מעורבים בתהליכים שונים, ומה התוצאה של מעורבות זו, משתמשים חברי קבוצת המחקר של ד"ר הורנשטיין בעכברים שהמטען הגנטי שלהם חסר את הגנים המקודדים מקטעים מסוימים של מיקרו-אר-אן-אי. בדרך זו עלה בידיהם לגלות, שאם משביתים את פעילות המיקרו אר-אן-אי בתאי ביתא של הלבלב (אשר אחראים להפקת אינסולין, המבקר את רמות הסוכר בדם) - העכברים מגלים סימנים של סוכרת. כעת מאפיינים המדענים את המנגנונים המולקולריים השולטים בתהליך מורכב זה.
עוברי עכבר מהונדסים גנטית המבטאים גן מדווח, אשר צובע בכחול את התאים שמקורם באיזור מסוים בעובר (Neural Crest). כך ניתן לעקוב אחר התנועה וההתפתחות של תאים אלה במהלך ההתפתחות העוברית (צילום: מכון ויצמן)
במחקר אחר בוחנים חברי הקבוצה את תרומת המיקרו-אר-אן-אי להתפתחות רקמות השלד. לדוגמא, אם מוציאים את המיקרו-אר-אן-אי מרקמות אלה בשיטות גנטיות, עלולות להיווצר בתהליך התפתחות העובר תופעות חמורות כגון היעדר גולגולת, גמדות או שסע החך. ד"ר הורנשטיין וחברי קבוצת המחקר שהוא עומד בראשה עוסקים כיום בפענוח המסלולים הגנטיים שמשתבשים במקרים אלה, ובזיהוי המולקולות המסוימות של מיקרו-אר-אן-אי המשתתפות בתהליך.
ד"ר הורנשטיין: "המדענים רק מתחילים להבין את השפעותיהם האמיתיות של גנים ממשפחת המיקרו-אר-אן-אי, גם בהתפתחות הרגילה של האורגניזם וגם בעת מחלה. ידע חדש בתחום זה עשוי להוביל לפיתוח טיפולים חדשים שיתמקדו במנגנונים אשר בעבר לא היו ידועים. כך, מדענים ברחבי העולם כבר פיתחו גרסאות סינתטיות של מיקרו-אר-אן-אי אשר משמשות לטיפולים רפואיים מתקדמים."
