מחקר חדש מחזק את ההשערה שמנגנון ההתקצרות של הכרומוזומים בתאים שלנו נועד למנוע התפתחות גידולים סרטניים
ה-DNA – החומר התורשתי המכיל את כל ההוראות הדרושות לבניית גופנו ולתפקודו – ארוז בתאי גופנו ב-23 זוגות של כרומוזומים. כשתא מתחלק, עליו לשכפל את ה-DNA שלו כדי שלשני התאים החדשים יהיה עותק מלא של הוראות ההפעלה הללו. אחת הבעיות בתהליך הזה היא שבכל חלוקה קצות הכרומוזומים מתקצרים מעט, וכך עלול ללכת לאיבוד מידע גנטי חיוני. לגופנו יש שיטה להתגבר על כך, אך מחקר חדש מחזק את ההשערה שללא בקרה הדוקה, המנגנון הזה עלול להוביל ליותר מדי חלוקות של התא, וכך להעלות את הסיכון שהוא יהפוך לסרטני.
כדי למנוע אובדן מידע, קיימים בקצות כל הכרומוזומים טלומרים – רצפי DNA ריקים מתוכן, שתפקידם להגן על המידע הגנטי בעת חלוקת תאים. מאחר שאין בהם שום מידע חשוב, אין בעיה שיתקצרו. אך אחרי שעברו מספיק חלוקות, הטלומרים נהיים קצרים מדי ואינם יכולים להגן יותר על החומר התורשתי הפעיל - הגֵנים, התא מאבד את היכולת להתחלק ונגזר עליו למות או להפוך לתא זקן שתפקודו פגום.
לא בכל התאים זה כך. יש בגופנו תאי גזע, שמסוגלים להתחלק פעמים רבות ולהפוך לאחד מתוך כמה סוגים שונים של תאים בעלי התמחויות אחרות. בתאי הגזע קיים אנזים בשם טלומראז, שמאריך מחדש את הטלומרים שלהם בכל חלוקה וכך שומר על אורכם. בתאים אחרים האנזים הזה אינו פעיל ומספר החלוקות שלהם מוגבל.
התקצרות הטלומרים היא גורם משמעותי בתהליך ההזדקנות. כשתאים אינם יכולים להתחלק עוד, הרקמות אינן מתחדשות ותפקודן התקין נפגע. מכאן עולה השאלה מדוע אם כן אין לכל התאים יכולת להאריך את הטלומרים שלהם ללא הגבלה? הרי לכאורה אפשר למנוע כך את ההזדקנות.
כדי למנוע אובדן מידע, קיימים בקצות כל הכרומוזומים טלומרים – רצפי DNA ריקים מתוכן. כרומוזומים של אדם | איור: Alfred Pasieka / Science Photo Library
טלומרים נגד סרטן
במהלך הזמן מתרחשים ב-DNA בתאינו שינויים קטנים, שנקראים מוטציות. הם נגרמים בגלל חשיפה לחומרים מזיקים, לקרינה, או כטעות במהלך החלוקה. חלק מהמוטציות הללו עלולות להיות מסוכנות, ויש ביניהן כאלה שגורמות לתא להפוך סרטני, כלומר להתחלק שוב ושוב ללא בקרה וליצור גידול. לכן יש מדענים שמשערים שהגבלת מספר החלוקות של התא נועדה להקטין את הסיכוי שהוא יצבור מוטציות סרטניות.
ידוע כי כמעט בכל סוגי הסרטן האנזים טלומראז מופעל מחדש, אך לא ידוע מה קדם למה – האם האם הטלומראז הוא זה שאִפשר יותר חלוקות, שהובילו להצטברות של מוטציות, או שמא המוטציות התרחשו לפני הפעלת הטלומראז, והארכת הטלומרים היא עוד מנגנון שמאפשר לתאים להתחלק לנצח.
מחקר חדש שפרסמו חוקרים מאוניברסיטת רוקפלר בניו יורק, בכתב העת eLife, מציג ראיות חדשות לכך שהתקצרות הטלומרים נועדה למנוע סרטן. המחקר התמקד בשתי משפחות הולנדיות עם היסטוריה חריגה של סרטן. באחת חלו בסרטן ארבעה מבני המשפחה בשלושה דורות שונים, ובשנייה היו שישה חולים לאורך שלושה דורות, כשאחת מהחולות פיתחה לא פחות מחמישה סוגי סרטן שונים.
בדיקת רצף ה-DNA של הגידולים גילתה מוטציות אופייניות לסרטן שלא הופיעו בתאים רגילים. כשהחוקרים בדקו את ה-DNA של תאי דם לבנים של בני המשפחה, אצל חלקם, גם אם לא חלו בסרטן, נמצאו מוטציות מולדות בגֵן שאחראי על ייצור החלבון TIN2. חלבון זה ממלא תפקיד בהגנה על הטלומרים ובוויסות אורכם. בבדיקה נוספת התגלה שאורך הטלומרים של תאי דם לבנים במשפחות הללו היה באחוזון העליון - כלומר הם היו ארוכים יותר משל הטלומרים אצל 99 אחוזים מהאוכלוסייה. כשגידלו תרבית של תאים במעבדה שהפיקו את החלבון הפגום, מצאו החוקרים שהחלבון לא הצליח להיקשר לחלבונים אחרים המעורבים בתהליך ויסות אורכם של הטלומרים, וגם לא לטלומרים עצמם.
בהמשך יצרו החוקרים באופן מלאכותי את אותן מוטציות בדיוק בתאים שהאנזים טלומראז היה פעיל בהם, ובדקו איך הן משפיעות על אורך הטלומרים. המדידה העלתה שאחרי כמה מחזורי התחלקות, הטלומרים של התאים המהונדסים כבר היו ארוכים משמעותית מאלה של תאים רגילים. מכאן אפשר להסיק שהשינוי בקוד הגנטי לא מאפשר לאנזים לווסת כראוי את אורך הכרומוזומים. החוקרים ציינו עוד שבתאים ללא טלומראז אורך הטלומרים לא הושפע מהמוטציות, כך שתופעת הטלומרים הארוכים מתרחשת רק בנוכחות האנזים.
הממצאים מחזקים את ההשערה שהתקצרות הטלומרים נועדה למנוע סרטן. אורך הטלומרים נקבע כנראה כשתאי גזע מתחלקים, מקבלים את תפקודם הסופי ומפסיקים לייצר טלומראז. הטלומרים של אנשים עם המוטציה שנבדקה ארוכים מהרגיל מלכתחילה, וכנראה זה מה שמגדיל את הסיכון שלהם לחלות בסרטן עקב הצטברות מוטציות. התקווה, אם כך, היא שאבחון אורך הטלומרים בתאים, כמו גם מוטציות בחלבונים הקשורים לתחזוקתם, יוכלו לאפשר לנו לחזות טוב יותר מי יחלה בסרטן.
