פילים בקוטב הצפוני וחיסון תוצרת בית: החוקר שלא מפחד לעצב מחדש את העולם בעזרת עריכה גנטית

פרופ' ג'ורג' צ'רץ', מהחוקרים החלוציים והיצירתיים בתחום העריכה הגנטית, מתייחס לגנים כאילו היו מגרש המשחקים הפרטי שלו. מבחינתו, השפה הגנטית נולדה כדי שנכתוב אותה מחדש ונערוך אותה כרצוננו, בתנאי שנעשה זאת כדי להביא תועלת, כמובן.

בראיון איתו מ-2017, כתבנו שיש המתארים אותו כ"שילוב בין דארווין לאלוהים". זה לא רק הזקן, אלא גם הרצון שלו להבין את הגנטיקה לעומק. הוא לא נרתע, עקרונית, מניסיונות להשפיע עליה בכל דרך.

שמו עלה לאחרונה לכותרות, עם ההכרזה בבוסטון על הקמת קולוסאל, סטארט-אפ פרי שיתוף פעולה בינו לבין יזם הטכנולוגיה בן לאם, השואף להשיב לחיים תכונות מסוימות של ממותות. "הרעיון אינו לבנות העתק מושלם שלהן", הבהיר צ'רץ' בראיון עמו לפני ארבע שנים, "אלא לשלב חלק מהגנום שלה בפילים של היום". חזרנו אליו, אגב השתתפותו בכנס Science in the Age of Experience שערכה חברת Dassault Systems בחודש שעבר, כדי לדבר על מגוון פרויקטים מסעירים בתחום הגנטיקה שהוא מעורב בהם, ובהם מיזם הממותה שהחל לאחרונה לתפוס תאוצה.

חזון האדם העמיד לווירוסים

אחד התחומים שצ'רץ חוקר הוא כיצד ניתן ליצור עמידות לווירוסים באמצעות עריכה של גנים רבים בתוך תא. "אם נשנה בכל גן וגן של התא אותם רצפים שמקודדים את 'נקודות האחיזה' לווירוסים, נוכל להפוך את התא הזה לעמיד בפני כל מיני סוגים של וירוסים, אולי אפילו כולם. כבר עשינו את זה לחיידק מסוג E Coli".

לחיידק, אבל לא לבני אדם.
"עדיין. אנחנו מנסים עכשיו לעשות אותו דבר לחד-תאיים יותר מורכבים וגם לצמחים ולתאים אנושיים. זו בהחלט פרוצדורה שאני יכול לראות כיצד היא תהפוך אדם לעמיד בפני וירוסים בעתיד.

"כדי לשנות תא E Coli בצורה כזו, אנחנו צריכים לשנות בבת אחת רק כמה מאות גנים. כדי לעשות זאת לתא אנושי, צריך לשנות עשרות אלפי גנים. אנחנו מאמינים שהשלב הראשון בבני אדם יהיה שאיבה של תאי מערכת הדם, שינוי שלהם והחזרתם לגוף. נוכל להפוך את הדם לעמיד בפני מחלות כמו וירוס אפשטיין בר (מחלת הנשיקה) או נגד HIV. בהמשך, אפשר יהיה לעשות הרבה יותר מזה".

את הרעיון שניתן להגן מפני וירוסים באמצעות עריכת התא פיתח צ'רץ' יחד עם צוות חוקרים במעבדתו כבר ב-2016. במאמר שפרסמו בכתב העת Science הם הראו שהם יכולים לשנות גנים רבים בבת אחת, כפי שהובטח. "עד לפני כמה שנים, איש לא ערך גנים רבים בבת אחת", אומר היום צ'רץ'. "והנה כעת אפשר כבר לערוך 22 אלף גנים בתא גזע אחד", הוא אומר.

צ'רץ' אינו ידוע במתינות כאשר מדובר בחיזוי ההשפעה העתידית האפשרית של המצאותיו בפרט ושל המחקר הגנטי בכלל. עם פרסום המאמר ההוא, הוא טען שאפשר באותה שיטה לגרום לתאים (חידקיים תחילה, אנושיים אולי בהמשך) להיות עמידים גם בפני סוגים נוספים של לחצים: קרינה, קיפאון, אולי אפילו סרטן והזדקנות.

כשאתה עורך חיידקים כך שיהיו עמידים בפני וירוסים או מסנתז חיידקים חדשים, זה לא מסוכן בפני עצמו?
"אנחנו מביאים זאת בחשבון ומהנדסים את מנגנוני הבקרה בתאים שאנחנו יוצרים. למשל, אנחנו מהנדסים את התאים כך שיהיו תלויים בחומר מסוים, שנמצא רק במעבדה. מחוץ לה, הם לא יוכלו להתפתח בלעדיו".

איברים של חזיר מהונדסים להשתלה

צ'רץ' מספר על פרויקט נוסף שהוא מעורב בו בתחום העריכה של גנים רבים בתוך תא בבת אחת, שמטרתו להפוך בעלי חיים דומים יותר לבני אדם מבחינה חיסונית, כך שאיבריהם יתאימו יותר להשתלה או שיוכלו לשמש כחיות מעבדה. כבר היום קיימים עכברי מעבדה שהונדסו גנטית כך שמערכת החיסון שלהם לא תבוא לידי ביטוי או כך שתהיה דומה יותר למערכת חיסון אנושית, אך זה נעשה על ידי עריכת גן אחד או גנים ספורים.
"חזיר כזה", מתגאה צ'רץ', "צריך לערוך רק פעם אחת. אחר כך הוא כבר משכפל את הגנטיקה הייחודית שלו בעצמו, כשהוא מתרבה".

אף חוקר אחר כנראה לא היה מעז לומר זאת. כולם חוששים ממתן תכונות לבעלי חיים שיעברו הלאה לדור הבא.
"אני לא חושש כשמדובר בחזיר. אם חלילה יהיה לנו חזיר בעייתי אחד שיברח מהמעבדה - איפה הוא כבר יתחבא? אם את אומרת יתוש, אפילו אם את אומרת חולדה, זה כבר סיפור אחר. בכל מקרה, גם את הקיום של החזיר את יכולה להתלות בקיומו של חומר מזון מסוים כך שיהיה לו קשה לשרוד בטבע. אפשר לעשות זאת בעצם לכל דבר חי שאנחנו מהנדסים".

החזיר הראשון שעבר עריכה גנטית מרובה, כבר קיים. "ביצענו 42 שינויים בגנום. זה לא המקסימום שאנחנו רוצים, אבל הרבה יותר מבדרך כלל, ואיברים מהחזירים האלה כבר נמצאים בשימוש ניסיוני בשלושה בתי חולים. האיברים הללו עדיין לא הושתלו בבני אדם, אלא תחילה הושתלו בחזירים אחרים וקופים".

כעת החברה שהקים צ'רץ' סביב הטכנולוגיה הזו, eGenesis, מבקשת אישור להתחיל בניסוי בבני אדם, ולספק איברי חזיר מהונדס כמו תאי לבלב להשתלה, כליות ומסתמי לב, שלא יכללו גורמים המעוררים את מערכת החיסון האנושית ולא וירוסים שנמצאים לפעמים ברקמת חזיר".

לפעמים נדמה שפרויקט הגנום כמעט לא קידם אותנו בכלום מאז 2000, אנחנו עדיין לא יכולים לטפל במחלות מאוד בסיסיות באמצעות עריכה גנטית, והנה אתה מדבר על עריכה גנטית מרובה ועל כתיבה מאפס של גנום אנושי. איך זה מתחבר?
"מה שחשוב לדעת הוא שפרויקט הגנום - קריאה בעצם לא הסתיים במלואו ב-2000, אלא השנה. אבל משנת 2000 הצטבר מידע גנטי לגבי מיליוני אנשים, והעלות של קבלת המידע הזה ירדה. משתמשים בכלים האלה היום בקלות רבה.

"זו טעות לומר שהפרויקט הזה לא קידם את הרפואה בכלל. בזכותו זוהו 7,000 מחלות שונות שאפשר להימנע מהן באמצעות בדיקות גנטיות טרום לידה, ויש כמה סוגים של תרפיה גנטית בניסויים. זה רק בא להראות לנו שלא חייבים להשלים את המחקר באופן מלא ומדוקדק כדי לקפוץ קדימה. הידע הזה נמצא היום בכל מקום ברפואה".

חיסון לקורונה שנולד במחתרת

צ'רץ' לא מהסס להפוך גם את עצמו לשפן ניסיונות. ביולי 2020, כשהחיסון הראשון של חברת פייזר לקורונה היה רק בשלב הראשון של הניסויים הקליניים, הוא החליט לקחת חיסון שטרם קיבל אישור, והיה אחד מ-20 הראשונים שנטלו אותו. הוא טוען שהבין איך החיסון מיוצר ולכן בטח בו, או לפחות "קורונה נראתה לי יותר מסוכנת".

החיסון פותח על ידי פרסטון אסטפ, בהנחייתו של צרץ' במעבדה ששכר בבוסטון, יחד עם צוות מתנדבים שרבים מהם עבדו עם צ'רץ' בעבר. המיזם לא נתמך באופן רשמי על ידי שום אוניברסיטה וגם לא על ידי חברת תרופות. צ'רץ' הוא תומך גדול במדע עממי, אפילו בתחום המסוכן של סינתזה גנטית, והנה הוא קיבל את ההזדמנות להוכיח את היעילות של גישה כזאת.

גישת הפיתוח המחתרתי לא התאימה לשיטות מורכבות ויקרות כמו חיסון DNA, ולכן החוקרים פיתחו חיסון המבוסס על חתיכות קצרות של חלבון שקיימות גם בווירוס, אבל בנפרד משאר חלקיו הן אינן יכולות לעשות נזק. זו גישה דומה לזו שעומדת בבסיס כמה חיסונים מוכרים לצהבת מסוג B ולפפילומה, וגם בבסיס החיסון של חברת NovaVax, שהצליח בניסויים קליניים מאוחר יותר. הקבוצה בראשות צ'רץ' ואסטפ הוסיפה למוצר חומר שמקורו בקליפות שרימפס, שעוטף את החלבונים ומקל עליהם להיקלט ברקמות האף. החיסון ניתן בשאיפה.

מפתחי חיסונים ממוסדות רשמיים העבירו ביקורת הן לגבי היעילות הפוטנציאלית של החיסון שפותח והן לגבי אופן גיוס המתנדבים וטענו שזו גישה בעייתית מבחינה משפטית. בארה"ב מותר לאדם לנסות על עצמו מוצר שהוא מייצר בעצמו - חוקרים רבים בעולם הרפואה עשו זאת. במקרה הזה, הקבוצה שלחה למתנדבים את חומרי הגלם והם ערבבו את המוצר עבור עצמם. לכאורה, ייצור וצריכה עצמית. זו גישה גבולית, אבל כמובן אפשרה לפרויקט להתקדם מהר יותר.

פרופ' ארתור קפלן, ביואתיקאי, קרא לקבוצה "משוגעים שירדו לגמרי מהגרף הנורמלי", והביע דאגה שפרויקטים כאלה, ללא השגחה מתאימה של ועדת אתיקה או אפילו של בקרת איכות, עלולים לגרום נזקים משמעותיים. אבל צ'רץ' אומר שהחיסון "כנראה בטוח", ואם כבר יש ממה לחשוש, הרי שזה מיעילות נמוכה.

המפה שתגרום לנו להתעניין בנגיפים

היום הקבוצה לא מנסה להמשיך ולהוכיח את יעילות החיסון, אלא מאיצה בתומכיה לקבל את אחד החיסונים הקיימים בשוק, מהר ככל האפשר. לפי אתר האינטרנט שלה, היא מציעה את הפרויקט שלה כעדות לכך שניתן לפתח חיסונים מהר יותר, ומקווה שכך ייעשו הדברים במגפה הבאה.

בתקופת הניסוי, כמה מאות מתנדבים הזמינו את החיסון, אם כי אין מעקב מסודר לגבי כמה מהם באמת נטלו אותו. לא התקבלו גם דיווחים על תופעות לוואי חריגות.
"היו לנו כמה מטרות בפרויקט הזה", אומר היום צ'רץ'. "אחת הייתה לעשות דה-מיסטיפיקציה לתהליך פיתוח החיסונים. חלק ממשבר האמון של מתנגדי החיסונים מול המוצרים הללו נובע מהמסתורין, וגם מהקשר לממסד ולממשלה. הפרויקט הזה מעניק להם חיסון שהוא חף משניהם. שנית, רצינו להראות את היתרונות של חיסון בשאיפה.

"אנחנו חושבים שזו גישה יעילה, שגם מקלה על אנשים ליטול את החיסון בעצמם, ושוברת בכך המון חסמים לוגיסטיים. חוץ מזה, ידענו שיהיו וריאנטים, ורצינו להראות שאפשר לפתח חיסון בסופר-מהירות. אפשר היום לייצר חיסון מותאם וריאנט, למעשה בתוך שעות מהרגע שאת יודעת איך הווריאנט נראה. את יכולה להתארגן להכין כאלה גם בבית שלך. לא מזיק לדעת את זה, אם לא בשביל המגפה הזו, אז לקראת המגפה הבאה.
"אגב, גם חיסון RNA הוא לא כזה ביג דיל. בעתיד הלא רחוק, כל אחד יוכל להחזיק חלבונים ו-RNA ומדפסת תלת ממדית ביולוגית בבית, ולייצר לעצמו כל חיסון שהוא רוצה".

אנשים לא עלולים להזיק לעצמם אם הם ייצרו לבד חיסון?
"אם באמת היו לנו מדפסות חיסונים בבית, החשש שלי היה שמישהו ישלח לנו מתכון לא נכון, לא במקרה אלא ממש בכוונה. אבל זה כבר לא יותר מסוכן מכל סוג אחר של שימוש לרעה ברפואה, וזה מסוג הסיכונים שאנחנו נוטים לקחת במצבי חירום".

פרויקט מדע אזרחי כזה מכניס סקרנות ועניין וקצת פליאה לחיי כל העוסקים בו ועוקבים אחריו, אומר צ'רץ.

"אני חושב שמדע אזרחי יתפתח ככל שנוכל לראות את הדברים הסמויים מן העין. מדע מזג האוויר התפתח כשלכל אחד הייתה גישה למפה סינופטית. אולי אזרחים יתעניינו בווירוסים אם נציע להם מפה דומה, שמראה את השינוי בפריסה של וירוסים בכל העולם.

"כך תדעי אם לקחת את התינוק לגן היום ואם תוכניות חיסון שונות עובדות. כל אחד יוכל לתרום למערכת הזו באמצעות דיווח על התחלואה שלו, במשפחה שלו ובעבודה. לכל אלה יצטרפו מוצרי ריצוף גנטי של הווירוסים, שיהיו כל הזמן יותר ויותר זולים. לא תצטרכי ללכת לרופא כדי שיאמר 'זה ויראלי' אלא תדעי בדיוק מה יש לך. , ומאיזה סוג, או שפעת או RSV.

"במדפסת הביולוגית הביתית תוכלי להדפיס תרופות, ואולי גם תוכלי להדפיס זרעים עם כל מיני תכונות שונות, לצורכי גינון שכבר היום הוא בעצם דוגמה למדע אזרחי".

להציל פילים ולשמור על הקרחונים

צ'רץ לא מתרגש מהכוח שיהיה לבני אדם לעשות שינויים בטבע. לדבריו, הכוח הזה הוא "לא יותר ממה שעשינו באמצעות התיעוש והעיור, והפעם, אנחנו מקווים, למען מגוון מטרות חיוביות".

למשל, אומר צ'רץ', "אנחנו מנסים לעזור לשימור הפילים על ידי הנדסה גנטית שלהם, כך שיהיו עמידים בפני הרפס, שזו מחלה שהורגת 25% מהפילים בגיל הינקות. עוד בעיה עם פילים היא שהם ענקיים ויכולים לעבור כל גדר, ואז הם חודרים לטריטוריה של בני אדם והתגובה של בני אדם היא להרוג אותם. אבל מה אם הייתי שם את הפילים במקום שבו אין הרבה בני אדם, כמו בקוטב הצפוני? לשם כך אנחנו צריכים פילים עמידים בפני קור".

מה שמחזיר אותנו לאחד הפרויקטים הכי מפורסמים שלך, החייאת הממותות שנכחדו.
"נכון, הכוונה היא, בשלב הראשון לפחות, היא לשלב בפילים תכונות שעזרו לממותות לשרוד את הקור הארקטי. החברה שהקמנו כדי לעשות זאת, Colossal, גייסה לאחרונה 15 מיליון דולר. אחרי שסוף סוף יש לנו את המימון, אני מעריך שחיה כזו תוכל להתהלך באזור סיביר בתוך שש שנים בערך".

 שרידים של ממותה בת מיליון שנה / צילום: Reuters, dpa

המטרה של הפרויקט היא לא רק להציל את הפילים על ידי הפיכתם למין אחר אלא גם לשמר את הקרחונים. "פילי הממותות" אמורים לאכול את הדשא שצומח על הקרחונים ולדחוס בהליכתם הכבדה את השלג, כך שלא יברח ממנו מתאן התורם לאפקט החממה.

החזרת הממותה, אם אפשר באמת לקרוא לזה כך, אמורה לפתוח את הדלת למגוון פרויקטים של De-extinction, שיאפשרו להחזיר לעולם כל יצור שאנחנו יודעים מה היה רצף ה-DNA שלו. "אנחנו יכולים להחזיר יותר גיוון לעולם החי ולהביא לעולם בעלי חיים שיכולים לשרוד בכל סביבה, להעביר את הגנים להישרדות ממין למין", אומר צ'רץ'.

הפרויקט הזה של צ'רץ' והחברה שהקים עם לם זוכה גם לביקורת לא מעטה בקהילה המדעית. רבים אומרים שהכוונות טובות, אבל הפעילות עצמה שנויה במחלוקת מבחינה אתית ומעלה שאלות הנוגעות לעריכת גנים, שימור, רווחת בעלי החיים ועוד. במאמר לכתב העת המדעי Nature הסבירה הפלאונתולוגית ויקטוריה הרידג' מדוע סירבה לשמש כיועצת לחברה. לדבריה החלטות מדעיות הנוגעות לעיצוב מחדש של כדור הארץ לא צריכות להישאר בידי מעטים ויש לערב בהן את הציבור.

אקולוגים ודאי מתחלחלים מההצעות שלך להכניס מינים פולשים לכל מיני מקומות לא להם. אולי אנחנו לא מבינים את העולם מספיק כדי לצפות את התוצאות של השינויים שאנחנו עושים.
"עד היום רוב הקטסטרופות היו כאלה שנצפו מראש, אבל בחרנו להתעלם מהן. שינויים אקולוגיים הם לא כאלה בלתי הפיכים כמו שנדמה לנו. פעם הוציאו את הזאבים מפארק ילוסטון, ראו שינויים לרעה ועכשיו מחזירים אותם. צריך רגולציה, מנגנוני בקרה ונכונות לחזור אחורה במהירות במקרה של טעות. האם אני חושש ממדע עם תוצאות הרות אסון? כן, ואני מנסה לעודד גם אחרים לחשוש. אני צופה בסרטי אפוקליפסה שהם טובים מאוד בתיאור כיצד מתפתחים אסונות, והם גורמים לי לחשוב על הדברים ולהתכונן לכל התרחישים".

פרופ' ג'ורג' צ'רץ'
אישי: בן 67, נולד בבסיס צבאי בפלורידה, למד לתואר ראשון בזואולוגיה וכימיה. הוא סולק מלימודי דוקטורט מאחר שבילה במעבדה והזניח את השיעורים, אך הדבר הוביל אותו לכתיבת מאמר משמעותי בגנטיקה. הוא נרשם מחדש להרווארד, והיום הוא ראש המעבדה לגנטיקה וממייסדי מכון וייס להנדסה בהשראת ביולוגיה באוניברסיטה

מקצועי: נוסף על תפקידיו באוניברסיטה, צ'רץ' ייסד ומייעץ למאות חברות ומכוני מחקר בתחום הגנטיקה והביולוגיה. הוא נחשב לבעל תפקיד משמעותי ביישום החלוצי של טכנולוגיית CRISPR לעריכה גנטית בתאים אנושיים

עוד משהו: טבעוני משיקולי מוסר, בריאות וסביבה. סובל מדיסלקציה ונרקולפסיה