במחקר בראשות יאן קורבל מהמעבדה האירופית לביולוגיה מולקולרית (EMBL) ואשלי סנדרס במכון ברלין לביולוגיה של מערכות רפואיות של מרכז מקס דלבריק (MDC-BIMSB), חוקרים מצאו שכאחד מכל 40 תאי מח עצם אנושיים לשאת שינויים כרומוזומליים מסיביים – וריאציות של מספר העתקות וסידורים כרומוזומליים, למשל – מבלי לגרום למחלה או חריגה נראית לעין. בנוסף, דגימות תאים מאנשים מעל גיל 60 נטו להיות בעלי מספר גבוה יותר של תאים עם שינויים גנומיים כאלה, דבר המצביע על מנגנון שלא זוהה בעבר שעשוי לתרום למחלות הקשורות להזדקנות. המחקר פורסם בכתב העת גנטיקה של הטבע.
המחקר מדגיש שכולנו פסיפסים. אפילו תאים רגילים כביכול נושאים כל מיני מוטציות גנטיות. בסופו של דבר, זה אומר שיש יותר הבדלים גנטיים בין תאים בודדים בגופנו מאשר בין בני אדם שונים".
יאן קורבל, מדען בכיר ביחידה לביולוגיה של הגנום וראש מדעי הנתונים ב-EMBL היידלברג
גם קורבל וגם סנדרס, ראש קבוצה במרכז מקס דלברוק חוקרים כיצד שונות מבנית גנטית – מחיקות, כפילויות, היפוכים וטרנסלוקציות של חלקים גדולים מהגנום האנושי – תורמת להתפתחות מחלות. בתחום הסרטן, ידוע שמוטציות גנטיות יכולות לגרום לתאים לצמוח ללא שליטה ולהוביל להיווצרות גידול, הסביר סנדרס. "אנחנו מיישמים מושגים דומים כדי להבין כיצד מתפתחות מחלות לא סרטניות", הוסיפה.
הגילוי התאפשר על ידי טכנולוגיית ריצוף של תא בודד בשם Strand-seq, טכניקת ריצוף DNA ייחודית שיכולה לחשוף פרטים עדינים של גנומים בתאים בודדים שקשה מדי לזיהוי בשיטות אחרות. סנדרס היא חלוצה בפיתוח טכנולוגיה זו. כחלק ממחקר הדוקטורט שלה, היא סייעה בפיתוח פרוטוקול Strand-seq, אותו חידדה מאוחר יותר עם עמיתים בזמן שעבדה כפוסט דוקטורט במעבדה של קורבל.
Strand-seq מאפשר לחוקרים לזהות וריאנטים מבניים בתאים בודדים עם דיוק ורזולוציה טובים יותר מכל טכנולוגיית רצף אחרת מאפשרת, אמר סנדרס. הטכנולוגיה הביאה להבנה חדשה לחלוטין של מוטציות גנטיות וכעת נעשה בה שימוש נרחב לאפיון גנומים ולסיוע בתרגום ממצאים למחקר קליני.
"אנחנו רק מכירים בכך שבניגוד למה שלמדנו בספרי לימוד, לכל תא בגוף שלנו אין את אותו DNA בדיוק", אמרה.
פסיפס גנטי נפוץ
המחקר מייצג את הפעם הראשונה שמישהו השתמש בטכנולוגיית Strand-seq כדי לחקור מוטציות ב-DNA של אנשים בריאים. החוקרים כללו דגימות ביולוגיות ממגוון קבוצות גיל – מיילוד ועד גיל 92 – ומצאו מוטציות בתאי גזע בדם, הממוקמים במח העצם, ב-84% ממשתתפי המחקר, מה שמצביע על מוטציות גנטיות גדולות. נפוצים מאוד.
"זה פשוט מדהים כמה הטרוגניות יש בגנום שלנו שלא זוהה עד כה", אמר סנדרס. "מה זה אומר במונחים של איך אנחנו מגדירים הזדקנות אנושית נורמלית וכיצד זה יכול להשפיע על סוגי המחלות שאנו מקבלים היא באמת שאלה חשובה לתחום."
המחקר מצא גם שבאנשים מעל גיל 60, תאי מח עצם הנושאים שינויים גנטיים נטו להיות בשפע, עם אוכלוסיות של וריאנטים גנטיים ספציפיים, או תת-שיבוטים, שכיחים יותר מאחרים. הנוכחות התכופה של תת-שיבוטים אלו מעידה על קשר אפשרי להזדקנות.
אבל האם המנגנונים שמונעים מהתת-שיבוטים להתרבות במחסום מתפרקים ככל שאנו מתבגרים, או אם התרחבותם של תת-שיבוטים בעצמה תורמת למחלות הזדקנות, אמר קורבל. "בעתיד, מחקרים בתא בודד שלנו אמורים לתת לנו תובנות ברורות יותר לגבי האופן שבו המוטציות הללו שלא נבחינו בעבר משפיעות על הבריאות שלנו ועשויות לתרום לאופן שבו אנו מזדקנים."
