מחקרים כבר מצאו כי שינויים גנטיים (וריאציות גנטיות) מעורבים בהתפתחותן של מחלות אוטואימוניות כמו טרשת נפוצה, דלקת מפרקים שיגרונית, אסתמה, סוכרת סוג 1 ומחלות מעי דלקתיות. מדענים אף איתרו שינויים גנטיים רבים המעלים את הסבירות להתפתחותן של רבות מהמחלות הללו.

אך איזה מאותם שינויים גנטיים אכן משפיע באופן פעיל על ההתפתחות של מחלות אוטואימוניות שונות? וכיצד אותם שינויים גנטיים מובילים לכך שמערכת החיסון של הגוף פועלת כנגדו? כל זאת עדיין במסגרת תעלומה. כעת חוקרים מדווחים כי פיתחו אסטרטגיה שתעזור לפצח אותה.

החוקרים, בראשם פרופ' דויד הפלר מאוניברסיטת ייל ופרופ' ברדלי ברנשטיין מאוניברסיטת הרווארד ו-MIT, פיתחו אסטרטגיה למעקב אחר השפעתם של שינויים גנטיים על פעילות התאים בגוף באמצעות מודל מתמטי מורכב. מחקרם מספק כלים שמאפשרים להציג את שרשרת התהליכים בגוף הנובעים מאותם שינויים גנטיים ועשויים להוביל בעתיד לשיפור האופן בו אנחנו מאבחנים ומטפלים במחלות אוטואימוניות רבות.

כשהגוף תוקף את עצמו

מחלות אוטואימוניות הן מחלות בהן מסיבה לא ברורה מערכת החיסון שאמורה להגן על הגוף פועלת כנגדו ותוקפת תאים ורקמות שונות. אחת המחלות הללו היא טרשת נפוצה, בה תאי מערכת החיסון תוקפים את המיאלין, החומר המבודד ומגן על סיבי העצב במערכת העצבים המרכזית (המוח וחוט השדרה).

מחלת הטרשת הנפוצה אינה מחלה גנטית, אך כפי שקורה במחלות אוטואימוניות רבות אחרות, קיימת עלייה בשכיחות המחלה בקרב בני משפחה ואותרו שינויים גנטיים התורמים לסיכון להתפרצות המחלה באלה שיורשים אותם. חשוב לציין כי הימצאות גנים האופייניים למחלה אינם בהכרח מובילים להתפרצותה, ונראה שהתפרצותן של רוב המחלות האוטואימוניות נגרמת משילוב של נטייה גנטית וגורמים סביבתיים.

אחד מכיווני המחקר לטיפול בטרשת נפוצה ובמחלות רבות נוספות הוא למצוא את השינויים הגנטיים המובילים לנטייה למחלה, בכדי לקבוע מי נמצא בסיכון, לסייע בתהליכי האבחון ולפתח טיפולים מתאימים.

עד כה זוהו שינויים גנטיים רבים הקשורים לעלייה בסיכון לטרשת נפוצה ולמחלות אוטואימוניות אחרות. אך השאלות אם וכיצד אותם שינויים גנטיים מובילים להתפתחות המחלה נותרו ללא מענה.

מודל מתמטי

במסגרת המחקר הנוכחי, שתואר בהרחבה בכתב העת המדעי היוקרתי Nature, החוקרים פיתחו מודל מתמטי חדש במטרה לבחון באופן מעמיק יותר מאגרי DNA קיימים. מאגרי ה-DNA עליהם התבססו החוקרים נלקחו מ-39 מחקרים גנטיים גדולים שמטרתם הייתה לזהות מקבצים של גנים ששינויים גנטיים בהם קשורים לסיכון מוגבר למחלות שונות.

הם השתמשו בתוכנה המבוססת על המודל המתמטי כדי לנתח מידע על 21 מחלות אוטואימוניות שונות. הם הצליחו למיין את הנתונים ולקשור כמעט 5,000 שינויים ייחודיים ב-DNA לעלייה בסיכון למחלות.

החוקרים לא עצרו שם. הם ביקשו לגלות כיצד השינויים הגנטיים עשויים לתרום להתפתחות המחלות. כשבחנו את ההשפעות של השינויים הגנטיים הם מצאו כי נוכחות של שינויים גנטיים מסוימים במחלות אוטואימוניות שונות יכולים לשנות דפוסי פעילות של גנים אחרים באופן כזה המשפיע על תפקוד מערכת החיסון.

הם הראו כי רבים מהשינויים ב-DNA נמצאו באזורים המשפיעים על תפקוד גנים, בעיקר על תפקוד גנים המעורבים בפעילות הלימפוציטים – תאי דם לבנים המהווים חלק ממערכת החיסון ונלחמים במחוללים זרים, שבסובלים ממחלות אוטואימוניות רבות הם תוקפים את הגוף.

תגליות הנוגעות ל-21 מחלות אוטואימוניות

עד עתה מחקרים בתחום הגנטיקה רק תיארו את השינויים הגנטיים המשותפים למחלה מסוימת או לקבוצת מחלות. המחקר החדש מספק כלים למפות את השינויים הגנטיים הקשורים לסיכון מוגבר למחלות ואת שרשרת התהליכים שנוצרת בעקבות שינוי קטן באחד הגנים ומובילה לשינוי בהתנהגות תאים בגוף.

תוצאות המחקר מציגות לראשונה כיצד שינויים גנטיים משפיעים על תפקוד הגנים באופן אשר מעלה את הסיכון להתפתחות מחלה אוטואימונית. היכולת לקשר בין שינוי גנטי קל לבין פעילות הגנים ולאחר מכן לפיזיולוגיה של תא מערכת חיסון ספציפי, תאפשר בעתיד לכוון במדויק לתאי המטרה אליהם יש להתאים טיפול במחלות אוטואימוניות שונות.

המחקר הוביל לתגליות רבות הנוגעות לכל המחלות האוטואימוניות שנבחנו. בין התגליות, המחקר אושש כי המערכת החיסונית היא האשמה במחלה הנוירולוגית טרשת נפוצה. בעוד שנמצאו שינויים גנטיים המשפיעים על תאי מערכת החיסון, החוקרים להפתעתם לא מצאו שינויים גנטיים המשפיעים על מערכת העצבים המרכזית, ולדבריהם זו הוכחה לכך שטרשת נפוצה היא מחלה אוטואימונית. 

Nature - Published online 29 October 2014