חוקרות מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון פיתחו שיטה מהירה, מדויקת וחסכונית לאיתור מוטציות מחוללות סרטן

את הטכנולוגיה פיתחו החוקרות ד”ר קרן יצחק והפוסט-דוקטורנטית ד”ר רותם קציר מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון. במחקר השתתפה גם נועם רודברג, סטודנטית לתואר ראשון בפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב.

ד”ר קרן יצחק

ד”ר קרן יצחק הצטרפה לסגל הפקולטה לרפואה בשנת 2019, אחרי פוסט-דוקטורט במכון ברוד. לדבריה, “חלק ניכר מהמחקר הרפואי מתנהל כיום במה שאנו מכנים ‘מעבדה יבשה’ – כלומר מחקר ופיתוח באמצעות כלים חישוביים המאפשרים לנתח כמויות נתונים גדולות ממקורות שונים. המעבדה שלנו שייכת לקטגוריה זו ומתמקדת בהבנה של מנגנוני סרטן באמצעות שיטות חישוביות חדשות, לרבות למידה חישובית (ML), תוך שיתוף פעולה עם רופאים ועם מעבדות ניסוייות בישראל ובעולם.”

בשנים האחרונות פרצה לְעולם הרפואה האימונותרפיה – גישה טיפולית חדשה המחליפה, במידה חלקית, את הכימותרפיה המסורתית. כימותרפיה, המבוססת על חיסול של תאי סרטן, היא שיטה טיפולית יעילה, אולם במקרים רבים היא פוגעת גם ברקמות בריאות וכך גורמת לתופעות לוואי קשות. בנוסף, במקרים מסוימים מפתחים גידולים סרטניים עמידות לתרפות כימותרפיות.

אימונותרפיה, לעומת זאת, היא גישה המסייעת למערכת החיסון הטבעית לחסל את תאי הסרטן והיא ממוקדת מאוד ובמקרים רבים יעילה. עם זאת, כדי להתאים את הטיפול האימונתרפי לנתוני המטופל נדרשת הערכה של העומס המוטציוני של תאי סרטן (TMB). עומס זה הוא מדד יעיל בניבוי התפתחות סרטנית, בחיזוי יעילותם של טיפולים אימונותרפיים שונים ובהערכת סיכויי ההישרדות של המטופל.

אבחון מוטציות סרטניות בכלל, והערכת העומס המוטציוני בגידול בפרט, נעשים בדרך כלל על ידי השוואת תוצאות הריצוף הגנומי של תאי גידול לתוצאות ריצוף די-אן-איי של תאים בריאים מגופו של המטופל. לכן דרושים שני “מסלולי ריצוף” המייקרים את התהליך. יתר על כן, במקרים מסוימים, דגימות הדי-אן-איי מהרקמות הבריאות אינן זמינות.

ד”ר רותם קציר

בפרסום קודם שלה מתקופת הפוסט-דוקטורט במכון ברוד דיווחה ד”ר יצחק על פיתוח טכנולוגיית RNA-MuTect, המאפשרת מדידה מדויקת של מוטציות באר-אן-איי של הגידול תוך השוואה לרקמה הבריאה. לדברי ד”ר יצחק, “במחקרים שלנו ראינו שהרבה מהמוטציות בדי-אן-איי אינן עוברות לאר-אן-איי, ולכן בדיקת האר-אן-איי משקפת טוב יותר את המציאות, כלומר את מצבם של החלבונים המוטנטים המיוצרים על סמך הקוד הגנטי.”

במאמר הנוכחי מציגה הקבוצה פריצת דרך נוספת – אנליזת אר-אן-איי של המוטציות ללא צורך בדגימת בקרה מהרקמה הבריאה. הטכנולוגיה החדשה קרויה RNA-MuTect-WMN והיא מבוססת על אנליזה של נתוני הדגימה באמצעים מתקדמים של למידה חישובית.

טכנולוגיית RNA-MuTect-WMN מאפשרת להבחין בין מוטציות תורשתיות למוטציות סומטיות – אבחנה חשובה מאוד מבחינה יישומית. מוטציות תורשתיות (germline mutations) הן שיבושים בחומר הגנטי שהאדם ירש מהוריו או מאחד מהם, ולכן הן נמצאות בכל תאי הגוף. מוטציות סומטיות (somatic mutations) הן שיבושים ספונטניים בתאי הגוף במהלך החיים, ולכן הן נמצאות רק בחלק מהתאים. כאשר מוטציות סומטיות נצברות בגנים מחוללי סרטן (drivers) הן עשויות להוביל להתפתחות גידולים ממאירים, ולכן חשוב לזהותן בשלב מוקדם ולהתאים על פיהן את הטיפול.

מוטציות סומטיות משפיעות גם על ההטרוגניות של הגידול – העובדה שבתוך הגידול יש תאים סרטניים שונים. הטרוגניות היא אחת הסיבות לכך שרבים מהגידולים עמידים לטיפולים אנטי-סרטניים, ולכן הזיהוי המדויק של מוטציות סומטיות חיוני להתאמה אישית של הטיפול.

לדברי ד”ר יצחק, “הראינו שהטכנולוגיה החדשה שפיתחנו מספקת נתונים מדויקים על אופי המוטציה על סמך ריצוף אר-אן-איי של הגידול בלבד – כלומר בלי צורך בריצוף די-אן-איי של הגידול וריצוף כלשהו של הרקמה הבריאה. שיפור זה, המבוסס על למידה חישובית, מפשט את התהליך, מקצר אותו ומוזיל אותו ללא פגיעה ברמת הדיוק של האנליזה. כמו כן, הראינו כי אפשר להעריך את העומס המוטציוני על בסיס התחזיות שלנו, וכך לנבא תגובה לטיפול אימונותרפי ולזמן השרידות של המטופל. במחקר אומנם התמקדנו בשלושה סוגי סרטן, אבל אנחנו מעריכות שהטכנולוגיה תימצא יעילה גם בסוגי סרטן אחרים.”

לקריאת המאמר – לחצו כאן