העתיד: כל המחלות הגנטיות הנדירות בלחיצת כפתור אחת

נניח שהורה חושד שלילד שלו יש בעיית בריאות גנטית. בתיאוריה, ריצוף הגנום שלו, בעלות של פחות מ-1,000 דולר, היה עשוי לסייע באבחון הבעיה במהירות. אבל אם אתם חושבים שיש מאגר מידע שבו מופיעות כל המחלות הגנטיות הידועות ואפשר פשוט להשוות אותו לכל הפגמים הידועים, אנחנו עדיין לא שם.

"זה החלום שלי", אומר ד"ר ריאן טאפט, מנהל תחום המחלות הגנטיות בחברת אילומינה, המובילה העולמית בתחום הריצוף הגנטי. "לצערנו זה עדיין לא אפשרי. הידע על הקשר בין גן מסוים למחלה מסוימת מפוזר בין מאגרי מידע רבים ושונים. היום רופא צריך קודם כול לשער מה יש למטופל, ואז לשאול את השאלה באופן ספציפי. העניין הוא שהמחלות הללו כל כך נדירות, שהסיכוי שהרופא ראה את המחלה הזאת בעבר, והסיכוי שהוא למד עליה בלימודי הרפואה או קרא עליה מאמר, הם קלושים".

זו בעיה של דמוקרטיזציית יתר של המידע? שאין גורם שמאחד את המידע במקום אחד?
"כן. אבל נעשית עבודה בתחום הזה. בבריטניה החלו בפרויקט 100 אלף הגנומים, שבמסגרתו רוצפו גנומים של 100 אלף איש, מהם כ-85 אלף בעלי מחלות נדירות, על ידי ה-NHS, שירות הבריאות הלאומי של בריטניה. מעכשיו, ריצוף גנטי והשוואתו למאגר יהיו חלק מהטיפול במחלות קשות לאבחון שנראה שמקורן גנטי. ביותר ויותר מקומות אנחנו רואים ריצוף גנטי בתוך 24 שעות לילדים שמגיעים לטיפול נמרץ עם מחלה שנראית גנטית".

מה מונע מכל הגורמים הללו מלשתף את המידע זה עם זה?
"יש בעיות של פרטיות, בעיות של בטיחות מידע. לרוב, המדע חי במעבדה שבה הוא נוצר. נעשים מאמצים בינלאומיים לאחד את המידע הקיים, או לפחות לאפשר להפנות שאילתות בבת אחת לכל המידע, כדי להכיר בפרטיות אבל עדיין לאפשר לנו לקבל אבחון של מחלות ידועות וגם לאתר מחלות חדשות. אני חושב שזה יקרה בשנים הקרובות, ואז השיפור שנראה בטיפול במחלות גנטיות נדירות יתרחש בקצב אקספוננציאלי".

250-300 מיליון איש לא מאובחנים

הצורך בפתרון דוחק. לדברי טאפט, יש היום 250-300 מיליון איש בעולם עם מחלה גנטית לא מאובחנת. "זה יותר ממלריה, יותר מאיידס, זה ממש ברמה של משבר בריאות עולמי". כיום הזמן שחולף מהרגע שהרופא מבין שהמחלה היא כנראה גנטית ועד שיש לו אבחון ברור הוא עד עשר שנים למבוגר. אם לא ברור מיד שהמחלה גנטית, זה יכול לקחת גם 20 שנה.

"אם נוכל להתייחס לכולן כמחלה אחת, לחקור את הגנומים אחד מול השני אבל בבת אחת, ובאמת לבנות את מאגר המידע הגנטי האחוד, הרופא לא יצטרך לנחש דבר, נוכל לתת לדאטה לדבר, כמו שעושים היום בסרטן. אבל היום ישנם רק עשרות עד מאות אלפים מאותם 200-300 מיליון שבאמת מצליחים להגיע לאבחון על בסיס מידע. אנחנו רוצים להגיע לעשרות מיליונים כבר בשנים הקרובות".

החברה הישראלית שתסייע לאילומינה להקים מאגר מידע

בשבוע שעבר חתמה אילומינה על הסכם עם Emedgene, חברה ישראלית שעשויה לספק קצה חוט לפתרון בעיית ניהול המידע לשם האבחון המשולב של כל המחלות הנדירות, אותו גביע קדוש של תחום האבחון הגנטי.במסגרת שיתוף הפעולה, היכולות של אימדג'ין יוטמעו בפלטפורמת המידע לרופא של אילומינה. פתרון הבינה המלאכותית של החברה משלב כלים המסבירים לחוקר איך הגיע האלגוריתם לפתרון. המערכת הזאת כבר פועלת בבתי חולים ובמעבדות גנטיות מובילות בארה"ב.

״האנושות מתחילה להתרצף,״ אומרת עינת מצר, מנכ״לית ומייסדת אמדג׳ין. ״הפתרון של אמדג׳ין לפענוח המידע הגנטי בצורה אוטומטית יפצה על בעיית כוח האדם המוגבל בתעשייה, יוריד עלויות משמעותית, ויאפשר בדיקות גנטיות מהירות, זולות מדויקות יותר. מיליארדי חולים ייהנו מאבחון מהיר וטיפול טוב יותר.״

״לכל בן אדם יש 5 מיליון שינויים גנטיים, שמתוכם צריך לזהות את השינוי האחד שגורם למחלה. זו בעיית data science אדירה, ועד לפיתוח של כלי בינה מלאכותית מתקדמים, אי אפשר היה לספק פתרון לכמות החולים העצומה. זאת משום שפענוח המידע היה תהליך ידני וארוך, המבוצע רק על ידי מומחים", אומרת מצר. "על הרובד הגנטי, נוספת גם הבעיה של הידע הגנטי-רפואי. גם הוא מפוזר על פני עשרות מקורות מידע המתעדכנים מדי שבוע, בנוסף למידע חדש שנמצא רק בכתבי עת. צריך פתרון כריית מידע אוטומטי, שיודע לאחד את כל מקורות המידע הללו ולהנגיש מידע מעודכן בכל רגע לרופא המטפל"

הילד שהוביל לתפנית בקריירה

טאפט היה מדען עולה בתחום הביואינפורמטיקה והגנטיקה באוניברסיטת קווינסלנד באוסטרליה לפני שהפך למנהל בחברה מסחרית. הוא לא כיוון כלל למסלול כזה. בעבר סיפר לאתר Wired כי הגיע לאילומינה בזכות סיפורו של ילד אחד בשם מסימו דיאמני. ב-2010 נאמר להוריו שאין עוד בדיקות שניתן לעשות כדי לאבחן מה לא בסדר עם הבן שלהם, אבל היה ברור שמדובר במחלה גנטית שבהדרגה פגעה במוחו.

אילומינה הייתה אז חברה בתחילת דרכה. הגנום הראשון בעולם רוצף רק שנה קודם לכן, וב-2010 עלות ריצוף הגנום של מסימו באילומינה היה 10,000 דולר. הוריו שילמו את הסכום, אבל עצם ידיעת הרצף לא פתחה להם דלתות. הם קיבלו רק מידע גולמי: 4 מיליון הבדלים בין הגנום של מסימו ל"נורמה", ואחד מהם כנראה אחראי לבעיה. אביו של מסימו החל ללמוד ביואינפורמטיקה בעצמו במטרה להשוות בין הגנום של בנו לשלו ושל אשתו, והוא ביקש את עזרתו של טאפט, שהכיר דרך חברים משותפים.

טאפט, שהתכוון תחילה רק לעזור, נשאב לפרויקט באופן מוחלט. כעבור כמה חודשים הוא גייס שני מדענים שהכיר מאילומינה שהסכימו לרצף חינם את הגנים של סטפן וסאלי דיאמני. לאט לאט הם צמצמו את הגנים החשודים ל-20. את אלה השוו לגנום של חולה נוסף עם תסמינים דומים לאלה של מסימו, וכאשר מצאו דמיון בין השניים, הבינו היכן הפגם ואבחנו מחלה חדשה. בתוך שנתיים, זוהו 20 ילדים נוספים עם אותו פגם.

אחר כך טאפט כבר התקשה לחזור לתפקידו במעבדה. הוא חיפש דרך לחבר בצורה טובה יותר בין הטיפול הישיר בילדים לבין המדע. הוא התקשר לאילומינה ושאל אם יש משרה פנויה. "בדיוק דיברנו עליך", אמרו לו הקולגות שם. מאז הוא מנהל את תחום המחלות הנדירות בחברה ופועל כדי לממש את חזונו - מאגר מידע אחוד שבאמצעותו ניתן יהיה להגיע לאבחון מהיר של מחלות גנטיות באמצעות ריצוף.

אודיסאה אבחונית מתמשכת

לחלק מהמחלות הללו אין טיפול עדיין. האם יש מה להרוויח מעצם האבחון שלהן?
"חולים במחלות גנטיות או הורים לילדים כאלה יוצאים למה שאנחנו קוראים 'האודיסאה האבחונית', שיכולה להימשך שנים. עוד בדיקות ועוד תקוות ועוד אכזבות ועוד בדיקות ללא תועלת. כאשר ניתן האבחון, קודם כול יש להם שקט במישור הזה. לפחות אודיסאת הבדיקות נגמרה. אחרי כן, הם זוכים בקהילה, שאיתה אם יכולים לחלוק סיפורים, עצות, רגשות. בתוך הקהילה הזו נצבר מידע. אם רופא מצליח למצוא טיפול שעוזר במשהו לחולה אחד, גם אם הוא רחוק מריפוי, אולי האחרים יכולים לנסות אותו גם".

מה מלמד אותנו הטיפול במחלות נדירות שמקורן בגן יחיד על הטיפול במחלות פחות נדירות שהמקור שלהן הוא בממשק בין כמה גנים לסביבה?
"יש מהפכה על סף הדלת. ישנה תפיסה כאילו הרפואה המותאמת אישית על בסיס ריצוף גנטי היא הבטחה שעדיין לא מומשה, אבל זה כבר לא בדיוק נכון. באונקולוגיה, למשל, המהפכה כבר מתרחשת, ובמקום להתאים תרופות לפי האיבר שבו מופיע הסרטן, אנחנו יותר ויותר מתאימים תרופות לגנטיקה של הגידול. יש כמה תרופות כאלה בשוק ואין ספור בפיתוח. אם אתם מכירים היום חולה סרטן שלא זכה לריצוף גנטי, אני ממש מציע לעשות את זה. אלה מקומות שבהם הדאטה מדבר הרבה יותר חזק מהקליניקה".

אונקולוגיה ומחלות נדירות הן רק חלק מהסיפור של המהפכה הגנטית היום. "ככל שהתחום מתפתח, אנחנו נעבור מהגן היחיד לגנטיקה המורכבת. לא יעבור זמן רב עד שנוכל לתת לכל אדם ציון המייצג את הסיכון שלו למחלות לב, לסוכרת, לסרטן, לבעיות נפשיות.

"הקשר בין הגנטיקה לסביבה, כלומר מה גורם לסיכון התיאורטי הזה להתממש, זה יהיה החלק המורכב ביותר. יהיה צורך לעקוב אחרי חולים לטווח ארוך, אחרי המון המון אנשים, ולדעת הכול על הגנטיקה שלהם, על אורח החיים שלהם ועל התוצאה הרפואית שלהם. אני מאמין שבחמש השנים הבאות, יהפוך לחלק משמעותי מהרפואה. היום אנשים נכנסים לרופא והוא פחות או יותר מנחש מה לא בסדר איתם, ואז פועל לאשש את זה באמצעות בדיקות. אני לא חושב שבעתיד הרפואה תיראה כך.

"אנחנו לומדים המון מהמחלות הנדירות על המחלות הנפוצות. כשהמחלה מקורה בגן אחד פגוע, אנחנו רואים בבירור רב יותר את המנגנון - אנחנו יכולים להבין את התפקיד שהגן הפגוע לא מצליח לבצע וכיצד זה משפיע על הגוף. מתוך כך אנחנו לומדים מה יכול להיות המנגנון של המחלה, גם כשהיא נפוצה. על המנגנון הזה אנחנו יכולים להתחיל להפעיל ביולוגיה חישובית, כדי לאתר תרופות חדשות".

חברות ביומד העוסקות במחלות נדירות היו בשנים האחרונות אחד הלהיטים הגדולים בשוק ההון, בזכות רגולציה מקלה המאפשרת להביא תרופות למחלות הללו לשוק בקלות רבה יותר. האם יש ירידה קלה בהתלהבות בזמן האחרון?

"לא ראיתי ירידה בהתלהבות. השוק לתרופות למחלות הללו עדיין תוסס ממש כמו תחום הסרטן. הקסם הוא בכך שאנחנו באמת רואים הזדמנות לרפא מחלות שלא היה שום סיכוי לרפא בעבר".

גם באמצעות עריכה גנטית? אולי זו התרופה האחת לכל המחלות הללו יחד?
"אני לא יודע אם בעתיד הקרוב, אבל בעתיד. בתחומים מסוימים זה יקרה מהר. למשל בכל מה שקשור בדם ובמערכת החיסון, כי קל יחסית להוציא תאי דם ותאי מערכת חיסון בדם, לשנות אותם ולהחזיר אותם".

ואכן, הניסויים הראשונים בבני אדם בתחום העריכה הגנטית באמצעות מנגנון ה-CRISPR המבטיח הם במחלות הדם אנמיה חרמשית ובטא תלסמיה. "אבל יש עדיין הרבה אתגרים בתחום העריכה הגנטית, כמו בטיחות, וייצור מסחרי", אומר טאפט. "באילומינה מאוד נלהבים מהרעיון של עריכה גנטית. אנחנו לא מפתחים טיפולים כאלה בעצמנו, אבל כדי לערוך חייבים לרצף ולכן אנחנו נהיה חלק בלתי נפרד מהפתרון הזה".

היום, לצד המילה גנומיקה, מדברים גם על פרוטאומיקה, האופנים השונים שבהם גן מסוים יכול להתבטא בחלבון.

"זה תחום מאוד חדש אבל מלהיב. הגנום הוא הבסיס והחלבונים הם שכבה על גבי זה. כחוקר של מחלות נדירות, הגן הוא הפגם והפרוטאומיקה מאפשרת לי להבין מה הגן עושה לא בסדר, ואז לפתח תרופות כדי לתקן".

אתה ממליץ לכל אחד לעשות ריצוף גנטי?
"אם יש לאדם סרטן או מחלה נוירולוגית או מחלה ללא אבחון - בהחלט. ואף שהרופאים לא תמיד יפנו לבדיקות האלה כצעד ראשון, אני ממליץ למטופלים לשאול על כך, ולאט לאט זה יהפוך לנורמה. עבדתי בקריירה שלי עם כמה אלפי ילדים באופן צמוד וכמעט תמיד אמא ידעה שמשהו לא בסדר לפני שהרופאים הבינו את זה. אז צריך להתבסס יותר על החולים ועל בני המשפחה שלהם.

"מעבר לזה - הריצוף הוא עניין של בחירה. אנחנו צריכים להבין את העומק האבחוני השונה בין ההצעות של חברות שונות. למשל, חברות גנומיקה לצרכן כמו 23andme לא יגלו לעולם מוטציה נדירה מאוד, והאמת היא שהן בכלל לא עושות ריצוף גנטי, אלא מחפשות מספר מוגבל של מוטציות שהם יודעים שקיימות. יש להן מוצר נהדר ברמת ההסברה ואיסוף המידע על האוכלוסייה, אבל אם רוצים לעשות בדיקה מתוך מחשבה שיש לכם בעיה גנטית, זו לא הבדיקה שצריך לבקש.

"אני מאמין שבעתיד פשוט נסרוק את כולם בלידה. נחפש כמה מצבים יחסית נפוצים יותר, אולי מאה מצבים, ואם לא נמצא אותם - לא נתחקר עוד את הגנום. אבל אם פתאום בגיל שנה וחצי הילד מתחיל לפספס את אבני הדרך ההתפתחותיות שלו ואמא מתחילה לדאוג, אז היא לא תצטרך להתווכח עם אף אחד, כי הגנום כבר נמצא שם וקל יהיה לבדוק אותו מול המידע הקיים". 

 ד"ר ריאן טאפט / צילום: באדיבות Illumina

ד"ר ריאן טאפט

סגן נשיא למחקר מדעי ומנהל תחום המחלות הגנטיות הנדירות באילומינה ● מקדם הקמת מאגר מידע אחוד שיאפשר לאבחן מחלות גנטיות נדירות במהירות ● בעל תואר ראשון בביוכימיה ובביולוגיה מולקורלית מאוניברסיטת קליפורניה ודוקטורט בגנטיקה וביולוגיה חישובית מאוניברסיטת קווינסלנד ● מפגש עם ילד שלקה בתסמונתת נדירה גרם לו לעזוב מסלול מחקרי במעבדה לטובת חברה מסחרית

Illumina

חברת ביוטכנולוגיה אמריקאית המפתחת טכנולוגיות לריצוף גנטי ● נוסדה ב-1998 ושווייה היום כ-54 מיליארד דולר ● מטה החברה בסן דייגו, קליפורניה ● נשיא ומנכ"ל: פרנסיס דסוזה ● החברה מעסיקה כ-7,000 עובדים ברחבי העולם