בדיקות שתן לא חודרניות חדשות או בשלבי פיתוח לגילוי סרטן שלפוחית השתן, חלק ג`.

פרופ' בן-עמי סלע,מנהל המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-השומר; החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב.

לקריאת חלב' לחץ כאן      לקריאת חלק א' לחץ כאן

י. Survivin:

חלבוני IAP השתמרו מבחינה התפתחותית מהנגיפים ועד ליונקים. הם מכילים 2-3 רצפים חוזרים העשירים ב- cysteine/histidine, המכונים BIR (baculovirus repeats IAP) שכן מוצאים כמוהם גם בנגיפי baculo.

כמו-כן, מכילים חלבונים אלה שייר קצה קרבוקסי הידוע כ- RING finger. משפחת IAP מכילה 5 חלבונים, והאחרון בהם, שהתגלה בשנת 1997 הוא survivin – חלבון ציטופלסמי בעל משקל מולקולארי של 16,500 דלטון.

ייחודו של survivin הוא בעובדה שהוא מכיל BIR יחיד בלבד, והוא חסר את ה-RING finger, אולם בהבדל מחלבוני משפחת IAP האחרים, הוא מתבטא ברקמה עוברית, אך אינו מצוי בתאים בוגרים שעברו התמיינות. כמו-כן, הוא מתבטא באופן בררני בכל התאים הממאירים שנבחנו עד כה בבני-אדם.

מאז הפרסום הראשון בשנת 1997, מעורר survivin עניין רב, הן בשל פעילותו במניעת מות תאים מתוכנת והן בנוכחות הסגולית שלו בתאים ממאירים בלבד. ההשערה שחלבון זה יכול לשמש כסמן לממאירויות ואולי אף כמדד פרוגנוסטי להערכת דרגת השאת וחומרתה, הובילה לביצוע מחקרים רבים בסוגי סרטן מגוונים. הח"מ פרסם לראשונה בישראל סקירה על survivin בינואר 2002 בכתב העת "הרפואה", כיוון שחלבון זה באמת מושך תשומת לב בתכונותיו הייחודיות כסמן סרטני. אכן, רמות survivin בשתן נמצאו מוגברות במטופלים עם סרטן השלפוחית. לבדיקה יש רגישות של 64-94% וספציפיות של 93-100%, אם כי בגידולי שלפוחית בדרגה גבוהה הרגישות של הבדיקה היא של 83% ואילו בגידולים בדרגה נמוכה רגישותו היא רק של 35%.  

יא. מוטציות ב-FGFR:

החלבון FGFR3 או fibroblast growth factor receptor 3, שייך למשפחת קולטני טירוזין קינאזה. מוטציות בחלבון זה מתרחשות כמעט ב-50% מסרטני שלפוחית השתן ובעיקר ניתן למצוא אותן בגידולי שלפוחית שטחיים בדרגה נמוכה.
ניתן למצוא ביטוי של FGFR בתאים נורמאליים כמו גם בתאי סרטן, אך מוטציות בחלבון זה מופיעות רק ברקמה סרטנית. המוטציהS249C  בה יש שינוי נוקלאוטידי ב-DNA מ-TCC ל-TGC, היא המוטציה השכיחה ביותר בסרטני השלפוחית, וגילוי מוטציה זו בתאי סרטן המופרשים בשתן היא בעלת רגישות של 62% שהיא מתונה יחסית, אך רגישות הגילוי מוטציה זו בכל הקשור לחזרה (recurrence) של סרטן השלפוחית המוערכת ב-58%, גבוהה מהרגישות של השיטות הציטולוגיות בהערכה של הופעה חוזרת של גידול זה. 

יב. סמנים אֶפּיגנטיים בשתן:
אפיגנטיקה (epigenetics) היא התחום בביולוגיה החוקר השפעות סביבתיות כגון תזונה, מזג אוויר או לחץ נפשי על התכונות (פנוטיפ) ללא שינוי בחומר התורשתי (גנוטיפ). ישנם מספר מנגנונים האחראים לכך. אחד מהם הוא שינויים בקיפול

ה-DNA החושף אזורים מסוימים לשעתוק וחוסם אזורים אחרים.

השינוי בקיפול נגרם משינויים סביבתיים (לחץ, מזג אוויר, תזונה ועוד). משמעות הקידומת היווניתepi היא "בנוסף", ואמנם אפיגנטיקה עוסקת בשינויים הנוספים אשר מתרחשים בתוספת לשינויים הגנטיים ה"רגילים" ב-DNA.

גם אם שינויים מהותיים אלה דומים לשינויים גנטיים, בפועל באפיגנטיקה אין כלל שינוי של ה-DNA, אלא רק שינוי בביטוי של גניםמסוימים, חיזוק או החלשה של אחרים.

DNA מכיל את ההוראות לבניית כל האיברים בגוף, אך ה-DNA הוא רק חלק מהסיפור. סביב ה-DNA בגופנו מלופפים חלבונים הנקראים היסטונים.

ה-DNA וכן ההיסטונים מכוסים בשיירים כימיים כמו קבוצות מתיל ואצטיל. השכבה השנייה של המבנה נקראת אפיגנום. האפיגנום מעצב את המבנה הפיסי של הגנום, ועוטף באופן הדוק גנים לא פעילים ומונע את השעתוק שלהם .

לעומת זאת ההאפיגנום מתפוגג באזורי גנים פעילים וכך הוא מאפשר את השעתוק שלהם. בעוד שה-DNA נשאר בגוף קבוע במהלך החיים, האפיגנום מראה גמישות. סמנים אפיגנטים המושפעים מגירויים סביבתיים כמו תזונה ועקה, משפיעים על גנים מסוימים בתגובה לגירויים אלה.

מעבר למנגנון שתואר לעיל, ישנם מספר מנגנונים נוספים. האחד הוא RNA-"מפריע" (או iRNA). מולקולות ה-RNA ידועות בעיקר בשל תפקודן כמעין שליח (mRNA), הדומה במבנה ובהרכב לדנ"א, ומקשר בין המידע הגנטי המקודד ב-DNA ובין התוצרים החלבוניים הבונים את התאים ומאפשרים את פעילותם.

עם זאת, לרנ"א יש חשיבות במובן של בקרה על המתרחש בתא. אחד ממנגנוני הבקרה הללו מתבסס על רנ"א-מפריע (iRNA או interference RNA). מנגנון זה קיים בתאים איאוקריוטים (בעלי גרעין) החל מצמחים עבור בתולעים ועד האדם.

iRNA מאפשר השתקת ביטוי גנים באופן מכוון וספציפי בתוך התאים. זאת על ידי הצמדות למולקולות ה- mRNA (המתאימות ברצפן ל- iRNA מסוים), זירוז פירוקם, ומניעת תרגומם לחלבונים. פרסום מנגנון הפעולה של iRNA בתולעים שטוחות לפני כעשור זיכה בשנת 2006 את אנדרו פייר וקריג מלו בפרס נובל לרפואה ופיזיולוגיה.

מנגנון נוסף הוא החתמה גנטית. מנגנון זה מאפשר ביטוי של גן רק בעותק שהגיע מאחד ההורים (תלוי בגן). אותו אלל מסומן עוד לפני ההפריה בתא הזרע/ביצית, ולאחר ההפריה הוא מתבטא על חשבון בן הזוג ההומולוגי שלו.

למנגנון זה חשיבות רבה בהתפתחות העוברית, ושיבושים במנגנון זה מביאים להפרעות ומחלות שונות. מתילציה של DNA היא דוגמה של שינוי אפיגנטי המשמש ל"השקטה" של ביטוי גנים. בתהליך מתילציה של הדו-נוקלאוטיד CpG הכולל טבעת ציטוזין על ידי האנזים DNA methyl transferase.

היפר-מתילציה של גנים מדכאי-סרטן (tumor suppression genes) וממילא דיכוי פעילותם של גנים אלה הוא תהליך שכיח בהתקדמות התהליך הסרטני. לדוגמה, הגן RUNX3, הוא אחד מהגנים מדכאי הסרטן, ומתילציה של גן זה מגבירה פי-100 את ההתפתחות של סרטן שלפוחית השתן. זיהוי מתילציה זו בשיטות PCR, היא בעלת רגישות של 87% וספציפיות של 100% באבחון סרטן שלפוחית השתן.

 יג. סמני miRNA: בשנות ה-50 פענחו Watson ו-Crick את הבסיס המולקולארי להורשה, כאשר מולקולת ה-DNA זוהתה כנושאת המידע, בעוד חלבונים מבצעים את  התהליכים הכימיים של החיים. בשנות ה-60 זוהו מולקולות ה-RNA-שליח (mRNA) כמתווכות המעבירות מידע ליצירת חלבון מסוים מהגן הרלוונטי במולקולת ה-DNA. מסלול הזה, בו על פי רצף ה-DNA משועתק mRNA, ועל פי רצף

ה-mRNA מסונתז חלבון – הוגדר כ-"דוֹגמה המרכזית".

במרוצת השנים הוכנסו שינויים בדוֹגמה זו, אך התפישה הבסיסית, שלפיה הגנים המקודדים לחלבונים הם האחראים היחידים לפעולות החיים בתא, ברקמה וביצור השלם, שלטה עד סוף המאה ה-20.

בשנים האחרונות התגלה שבתאים אאוקריוטיים קיים מנגנון לבקרת ביטוי של גנים המבוסס על RNA, או ליתר דיוק, על מולקולות RNA זעירות (micro RNAs) שתוארו לראשונה בשנת 1993. כיום מעריכים שלפחות כ-30% מהגנים באדם, ובכלל זה רבים מגורמי השעתוק, מבוקרים בדרך זו.

בעבר הלא רחוק הוגדרו כחסרי ערך כל מקטעי ה-DNA שאינם מקודדים ליצירת חלבון, אולם בהמשך התבררה חשיבותם הרבה. לדוגמה, כאלה הם הרצפים מהם מיוצרות מולקולות micro-RNA, שהן מולקולות קצרות שאינן מתורגמות אמנם לחלבונים, אך יש להן תפקיד חיוני בבקרת מגוון של תהליכים חיוניים בתא, על ידי וויסות התרגום של אלפי חלבונים אחרים. ליקויים בפעילותmicro-RNA  עלולים לגרום למחלות, כמו סוכרת, סרטן ודלדול עצם. הבנה מפורטת של אופן פעילותן עשויה לתרום למלחמה במחלות אלה, ולפיתוח שיטות ריפוי המבוססות על מולקולות micro-RNA סינתטיות.

מולקולות מיקרו-RNA מתחילות את חייהן כגדיליRNA  ארוכים, שנחתכים באמצעות "מכונת חיתוך" תאית מיוחדת לפיסות קצרות ופעילות.

אך לעתים עלולה מכונת חיתוך זו לטעות ולחתוך גם צורות אחרות של RNA, כמו RNA-שליח, ותוצאות חיתוך מוטעה שכזה עלולות להיות הרסניות לתא.

מולקולות miRNA הן מולקולות חד-גדיליות קצרות באורך 21-23 נוקליאוטידים, המשמשות לבקרת ביטוי גנים בתאים אאוקריוטים. miRNA משועתק מגנים של DNA אך אינו מתורגם לחלבון. לאחר שנוצר RNA תחילי הוא מעובד למבנה לולאתי ליצירת miRNA סופי. מולקולה בשלה של miRNA תואמת באופן חלקי למולקולות mRNA מסוימות, וכך משמשת כבקרה ביטוי שלילית לחלבונים המתורגמים מאותם mRNA.

ביטוי miRNAs הוא לרוב ספציפי לרקמה או לסוג מסוים של תאים וכן לשלב התפתחותי מסוים, ולכן הוצע שלכל סוג תא, בכל שלב התפתחותי, יש פרופיל ביטוי miRNAs ספציפי, מה שמאפשר ניהול ובקרה הדוקים של כלל ה- mRNA.

נמצא שמספר סוגים של miRNA הם בעלי תפקיד כמו של גנים מדכאי סרטן, ונמצא גם ששלושה סוגי miRNA כמו miRNA-126, microRNA-182 ו-miRNA-199a מופיעים ברמה מוגברת בשתן של אלה עם סרטן השלפוחית. השילוב של נוכחות מוגברת של miRNA-126 ו-miRNA-182  היה אופייני ל-77% מכלל מקרי סרטן השלפוחית.

לסיכום, הובאו כאן 14 שיטות חדשות שחלקן הגדול כמובן נמצאו עדיין בשלבי הערכה ואישור סופיים של הגופים המבקרים כמו FDA ו-EMA האירופי.

זו דרכם של תהליכי הכנסת שיטות אבחון לשגרה הרפואית, שהיא ארוכה וקפדנית, ויש להניח שלפחות חלק משיטות אלה עשויות למצוא עצמן בשנים הקרובות אל המרפאות והמעבדות הקליניות העוסקות בסרטן שלפוחית השתן, כל זאת כדי להימנע ככל האפשר מבדיקות חודרניות.   

בברכה, פרופ' בן-עמי סלע