אפיגנטיקה - הדרך של גופנו לשנות את הייעוד הכתוב בדנ"א | משה שיף | TEDxBratislava

אנחנו חושבים עליו ככל דבר מקובע, אבל הדנ"א משתנה באופן מחוכם בהתאם לצרכים סביבתיים עכשוויים. עוד לפני שהתינוק נולד, הוא יודע לאיזה עולם עליו להתכונן. בהרצאה זו משה שיף מספר על תגליותיו פורצות הדרך.

משה שיף הוא אחד החלוצים בתחום האפיגנטיקה. מעבדתו של שיף טענה כבר לפני שלושה עשורים שהמתילציה של הדנ"א היא מטרה ראשית בטיפול בסרטן ובמחלות אחרות. הם היו הראשונים שהראו שהסביבה החברתית המוקדמת יכולה לשנות את מתילציית הדנ"א.

הרצאה זו ניתנה בארוע TEDx, תוך שימוש בפורמט של כנסי TED, אך בארגון עצמאי של קהילה מקומית. לפרטים נוספים היכנסו ל: http://ted.com/tedx

הכל החל בבר אפלולי במדריד,

כשנכנסתי לאותו בר,
פגשתי את עמיתי מאוניברסיטת מק'גיל,

מייקל מיני.

שתינו כמה בירות,

וכרגיל בין מדענים, הוא סיפר לי על עבודתו.

והוא אמר לי שהוא מתעניין
בדרך בה חולדות אמהות

מלקקות את גוריהן אחרי שהם נולדים.

וישבתי שם ואמרתי,
"אז ככה מבזבזים את כספי המסים שלי,

(צחוק)

"על מדע רך מעין זה."

אבל ככל ששתינו יותר
והאלכוהול עלה למוח,

נעשיתי פתוח יותר,
והוא התחיל לספר לי שהחולדות,

כמו בני האדם,
מלקקות את גוריהן ברמות שונות.

יש אמהות שעושות זאת הרבה,

יש אמהות - שמעט מאד,

והרוב הן בין-לבין.

אבל המעניין היה

שכשהוא עקב אחרי הגורים האלה עד בגרות,

כמו בשנות אדם,
הרבה אחרי שהאם נפטרה,

הם היו חיות שונות לגמרי.

החיות שזכו להרבה ליקוקים וטיפוח

אינן לחוצות,

ההתנהגות המינית שלהן שונה,
אורח החיים שלהן שונה,

מאלו שלא זכו לטיפול נמרץ כזה מצד האם.

אז שאלתי את עצמי,

האם זה קסם?

איך זה עובד?

אני ביוכימאי.

אני מאמין שיש לטבע הסברים כימיים.

עבדתי בתחום בשם "אפיגנטיקה",

אבל לפני שקפצתי למסקנה הזו
היה עלינו לערוך ניסוי נוסף.

"האם זה גנטי?"
כך היה הגנטיקאי רוצה שתחשבו.

אולי לאימא היה "גן אמא" פגום,

שגרם לגורים שלה להיות לחוצים,

והוא הועבר מדור לדור.

אולי הגנטיקה קובעת הכל.

או שאולי קורה כאן משהו אחר?

בחולדות אפשר לבדוק את השאלה הזו.

אז מה שעשינו היה ניסוי של אימוץ.

בעקרון, מפרידים בלידה
את שגר הגורים של החולדה הזו,

לשני סוגי אמהות מאמצות,

לא האמהות הביולוגיות,
אלא אמהות שיטפלו בהם:

אמהות שמלקקות הרבה,
ואמהות שמלקקות מעט.

ואפשר לעשות את הדבר ההפוך
עם הגורים שזוכים למעט ליקוק.

והתשובה המדהימה היתה,

שלא משנה איזה גן קיבלת מאמא שלך,

לא האם הביולוגית היא שקבעה
את התכונה הזו בחולדות,

אלא האם המאמצת שגידלה את הגורים.

אז איך זה יכול לעבוד?

וכפי שאמרתי לכם, אני אפיגנטיקאי.

אני מתעניין בדרך בה גנים מסומנים

בסמן כימי במהלך התפתחות העובר,

בתקופה בה אנחנו נמצאים ברחם אמנו,

והוא קובע איזה גן יבוטא באיזו רקמה.

במוח מבוטאים גנים שונים מאלה שבכבד ובעין.

ואנחנו חשבנו,

האם יתכן שהאמא מתכנתת איכשהו מחדש

את הגנים של צאצאיה באמצעות התנהגותה?

עסקנו בכך עשר שנים,

ומצאנו שקיימת שרשרת ארועים ביו-כימיים,

שדרכה הליקוק והטיפוח האמהיים,
הטיפול האמהי,

מתורגמים לסימנים ביו-כימיים
הנכנסים לגרעין התא ולדנ"א,

ומתכנתים אותו אחרת.

אז עכשיו החיה יכולה להתכונן לחיים.

האם החיים עומדים להיות קשים?

האם יהיה הרבה מזון?

האם יהיו הרבה חתולים ונחשים בסביבה?

או שאני אחיה בשכונה של המעמד הגבוה,

בה כל מה שאצטרך לעשות
הוא להתנהג יפה ונכון,

וזה יאפשר לי
להיות מקובל חברתית?

אפשר לדמיין עד כמה התהליך הזה
יכול להיות משמעותי לחיינו.

אנחנו יורשים את הדנ"א שלנו מאבותינו.

הדנ"א הוא עתיק.
הוא השתנה במהלך האבולוציה.

אבל הוא לא אומר לנו
אם ניוולד בשטוקהולם,

שם הימים ארוכים בקיץ וקצרים בחורף,

או באקוודור, שם מספר שעות היום והלילה
שווה כל השנה,

ולכך ישנה השפעה עצומה על הפיזיולוגיה שלנו.

אז זה מה שאנחנו חושבים
שאולי קורה מוקדם בחיים,

הסימנים האלה שמגיעים דרך האם,

מספרים לילד באיזה סוג של עולם חברתי
הוא יחיה.

האם הוא יהיה עולם קשה
ולכן עדיף להיות חרדתי ולחוץ?

או שזה יהיה עולם קל,
וצריך להיות אחר?

האם זה יהיה עולם
עם הרבה או מעט אור?

האם זה יהיה עולם
עם הרבה או מעט אוכל?

אם לא יהיה אוכל בסביבה,

כדאי שתפתחו מוח שיגרום לכם לזלול בטירוף
בכל פעם שאתם רואים אוכל,

או לאחסן כל פיסת מזון שאכלתם כשומן.

אז זה טוב. האבולוציה בררה את זה

כדי לאפשר לדנ"א הישן המקובע שלנו
לתפקד בדרך דינמית בסביבות חדשות.

אבל לפעמים דברים עלולים להתקלקל.

לדוגמא, אם נולדתם למשפחה ענייה
והסימנים הם:

'עדיף שתתנפלו על כל חתיכת מזון שתראו,'

אבל עכשיו אנחנו האנשים,
המוח שלנו התפתח,

השתנה מהר יותר.

עכשיו אפשר לקנות במקדונלד'ס המבורגר בדולר.

ואז מתגלה שההכנה שקיבלנו מאמהותינו

בעצם מזיקה.

אותה הכנה שאמורה היתה להגן עלינו מרעב,

עומדת לגרום לבעיות קרדיו-וסקולריות, השמנה

ותסמונת מטבולית.

אז הרעיון הזה שגנים יכולים להיות מסומנים
על-ידי החוויות שלנו,

במיוחד חוייות מוקדמות,

יכול לספק לנו הסבר אחד לבריאות ולמחלות.

אבל האם זה נכון רק בחולדות?

הבעיה היא שלא ניתן לבחון את זה בבני אדם,

כי מבחינה אתית, אנחנו לא יכולים
להקצות ילדים באופן רנדומלי לתנאי מצוקה.

אז אם ילד עני מפתח תכונה מסויימת,

אנחנו לא יודעים אם היא נגרמה מהעוני,

או אם לאנשים עניים יש גנים בעיתיים.

אז גנטיקאים ינסו לספר לכם

שהעניים הם עניים
כי הגנים שלהם גרמו לכך.

אפי-גנטיקאים יספרו לכם
שהעניים חיים בסביבה קשה,

או דלה,

היוצרת את הפנוטיפ הזה, התכונה הזו.

אז עברנו להתבונן בבני-דודנו, הקופים.

חברי סטיבן סומי
מגדל קופים בשתי דרכים שונות.

הוא מפריד את הקופה מאמה באופן רנדומלי,

ומגדל אותה עם מטפלת,
בתנאים של אמא מאמצת.

אז לקופים האלה אין אמא,
אלא מטפלת.

וקופים אחרים גדלו יחד עם אמהותיהם
הרגילות, הביולוגיות.

וכשהם התבגרו,
הם היו חיות אחרות לגמרי.

הקופים שגדלו עם אמא לא התעניינו באלכוהול,

הם לא הפגינו אלימות מינית.

הקופים שלא גדלו עם אם
היו אלימים, לחוצים,

ואלכוהוליסטים.

אז בחנו את הדנ"א שלהם מיד לאחר הלידה,

כדי לראות, האם יתכן
שהאם מסמנת אותו?

וישנה חתימה של האם
על גבי הדנ"א של הצאצאים.

אלה 14 קופים,

וזאת הדרך המודרנית
בה אנחנו חוקרים אפי-גנטיקה.

אנחנו יכולים כיום למפות את הסימנים
הכימיים האלה, הנקראים סימני מתילציה,

על הדנ"א, ברזולוציה של נוקלאוטיד בודד,
כך אפשר למפות את הגנום כולו.

כיום, אפשר להשוות את הקוף
שגדל עם האם לזה שלא.

והנה תצוגה ויזואלית של זה.

והגנים שעברו יותר מתילציה צבועים באדום,

ואלה שעברו פחות מתילציה בירוק.

אפשר לראות שהרבה גנים משתנים.

כי היעדר אם אינו דבר מבודד,

הוא משפיע על הכל.

הוא שולח לנו מסרים
על כל הדרך בה העולם יראה

כשנהיה בוגרים,

ואפשר לראות ששתי קבוצות הקופים
שונות מאוד זו מזו.

כמה מוקדם זה קורה?

הקופים האלה כבר לא ראו את אמהותיהם

אז היתה להם חוויה חברתית.

האם אנחנו חשים את המעמד החברתי שלנו
כבר ברגע הלידה?

אז בניסוי הזה

לקחנו שליות של קופות
שהיו במעמד חברתי שונה.

מה שמעניין בדירוג חברתי
הוא שכל היצורים החיים,

יתארגנו באופן היררכי.

קוף מס' 1 הוא הבוס.

קוץ מס' 4 הוא העובד הפשוט.

ואם תשימו ארבעה קופים בכלוב,
תמיד אחד מהם יהיה הבוס,

ומישהו תמיד יהיה העובד הפשוט.

ומה שמעניין הוא שקוף מס' 1

הרבה יותר בריא מקוף מס' 4.

ואם תשימו אותם בכלוב,
קוף מס' 1 לא יאכל כל-כך הרבה,

וקוף מס' 4 כן יאכל הרבה.

ובמפת המתילציה,

רואים את החיות שהיו
במעמד החברתי הגבוה,

לעומת החיות שלא היו במעמד גבוה.

אז אנחנו נולדים עם ידיעה על המצב החברתי,

והמידע החברתי הזה אינו טוב או רע,

אלא הוא רק מכין אותנו לחיים,

כי אנחנו צריכים לתכנת
את הביולוגיה שלנו אחרת

אם אנחנו במצב חברתי גבוה או נמוך.

אבל איך אפשר לחקור את זה בבני אדם?

אי אפשר לערוך ניסויים,
אי אפשר לשים אנשים בקבוצה של מצוקה.

אבל אלוהים עושה ניסויים בבני אדם,
ואלה נקראים "אסונות טבע".

אחד האסונות הקשים בהיסטוריה של קנדה

התרחש במחוז שלי בקוויבק.

זוהי סופת הקרח של 1998.

איבדנו את כל רשת החשמל שלנו
בגלל סופת קרח,

כשהטמפרטורות היו בשיא החורף של קוויבק,

מינוס 20 עד מינוס 30,
והיו אז נשים הרות.

והקולגה שלי, סוזן קינג,
עקבה אחר הילדים של האמהות הללו

במשך 15 שנה.

ומה שקרה היה שככל שהלחץ עלה --

וכאן היו לנו מדדים אובייקטיביים ללחץ:

כמה זמן היית ללא חשמל?

איפה בילית את זמנך?

האם זה היה בדירה של חמותך
או באיזה בית כפר יוקרתי?

וכל אלה יחד יצרו מדד ללחץ חברתי,

ואפשר לשאול, איך נראו הילדים?

והתברר שככל שהלחץ עלה,
כך הילדים פיתחו יותר אוטיזם,

יותר מחלות מטבוליות,
ויותר מחלות אוטו-אימוניות.

ומיפינו את מצב המתילציה,

ושוב, רואים את הגנים הירוקים
נהיים יותר אדומים ככל שהלחץ עולה.

הגנים האדומים נהיים יותר ירוקים
ככל שהלחץ עולה,

ארגון מחדש של כל הגנום בתגובה ללחץ.

אז אם אנחנו יכולים לתכנת גנים,

אם אנחנו לא סתם עבדים
להיסטוריה של הגנים שלנו,

והם ניתנים לתכנות,
האם אנחנו יכולים לתכנת אותם מחדש?

כי גורמים אפיגנטיים
יכולים לגרום למחלות כמו סרטן,

תסמונת מטבולית והפרעות נפשיות.

בואו נדבר על התמכרות לקוקאין.

התמכרות לקוקאין היא מצב נוראי,

שיכול להוביל למוות ולאובדן חיי אדם.

שאלנו האם אפשר לתכנת מחדש את המוח המכור

כדי להפוך את החיה ללא-מכורה?

השתמשנו במודל של התמכרות לקוקאין
שמדמה את מה שקורה בבני אדם.

בבני אדם, אתם בתיכון,
חברים מציעים לכם להשתמש בקוקאין,

אתם לוקחים קוקאין וכלום לא קורה.

אחרי כמה חודשים,
משהו מזכיר לכם את הפעם הראשונה,

סוחר סמים מוכר לכם קוקאין, ואתם מתמכרים,

וחייכם משתנים.

בחולדות אנחנו עושים את אותו הדבר.

הקולגה שלי, גל ידיד,
מאלף את החיות להתרגל לקוקאין,

ואז במשך חודש לא נותן להם קוקאין.

ואז הוא מזכיר להם את המסיבה,
כשהם ראו קוקאין לראשונה,

בעזרת רמז - צבע הכלוב בו היו כשראו קוקאין,

והם יוצאים מדעתם.

הם ילחצו על הדוושה כדי לקבל קוקאין,
עד שהם ימותו.

תחילה הראינו שההבדל בין החיות הללו

הוא שבזמן בו שום דבר לא קורה,

אין קוקאין בסביבה,
האפיגנום שלהם מסודר מחדש,

הגנים שלהם מסומנים מחדש בדרך שונה,

וכשהרמז מגיע,

הגנום שלהם מוכן לפתח את הפנוטיפ המכור הזה.

אז טיפלנו בחיות הללו
עם תרופות שמגבירות מתילציה של דנ"א,

שהיתה הסמן האפיגנטי אותו יש לבחון,

או מפחיתות סימני מתילציה.

ומצאנו שאם מגבירים מתילציה,

החיות הללו משתגעות עוד יותר,
ותאוותן לקוקאין חזקה עוד יותר.

אבל אם אנחנו מפחיתים מתליציית דנ"א,
אז החיות כבר לא מכורות,

תכנתנו אותן מחדש.

וההבדל המהותי בין תרופה אפיגנטית
לבין כל תרופה אחרת,

היא שבתרופות אפיגנטיות

אנחנו בעצם מסירים את מדע החוויה,

וברגע שזה נעלם,

זה לא יחזור,
אלא אם תחוו את אותה חוויה,

כך שעכשיו החיה מתוכנתת מחדש.

אז כשבדקנו את החיות הללו
30 או 60 יום לאחר מכן,

שזה שווה לשנות אדם רבות,

הן עדיין נותרו לא מכורות,
בעקבות טיפול אפיגנטי בודד.

אז מה למדנו על דנ"א?
הדנ"א אינו סתם רצף של אותיות,

זה לא סתם תסריט.

הדנ"א הוא סרט דינמי.

החוויות שלנו נכתבות
לתוך הסרט האינטראקטיבי הזה.

זה כאילו שאתם צופים בסרט של החיים שלכם,
כשהדנ"א משמש כשלט-רחוק.

אתם יכולים לסלק שחקן, להוסיף שחקן.

אז למרות האופי הדטרמיניסטי של הגנטיקה,

יש לכם שליטה על הדרך בה הגנים שלכם נראים.

ולזה יש מסר אופטימי כביר

מבחינת היכולת להתמודד היום
עם כמה מהמחלות הקטלניות

כמו סרטן, מחלות נפשיות, בגישה חדשה,

ולראות בהם התאמה שגויה,

שאם נוכל להתערב בה באופן אפיגנטי,
להפוך את הסרט על-ידי הוצאת שחקן

ויצירת נרטיב חדש.

אז מה שסיפרתי לכם היום הוא שהדנ"א שלנו

הוא בעצם שילוב של שני מרכיבים,
שתי שכבות מידע.

שכבת מידע אחת היא ישנה,

התפתחה לאורך מיליוני שנות אבולוציה,

היא מקובעת וקשה מאוד לשינוי.

השכבה השניה של המידע היא השכבה האפיגנטית,

שהיא פתוחה ודינמית,

ויוצרת נרטיב אינטראקטיבי.

אז למרות שאנחנו נקבעים על-ידי הגנים שלנו,

יש לנו דרגת חופש

שיכולה לבנות את חיינו לחיים עם אחריות.

תודה רבה.

(מחיאות כפיים)