פגם גנטי

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

פולידקטיליה - מספר גבוה מהרגיל של אצבעות - הינה מחלה תורשתית

פגם גנטי הינו מצב רפואי או מחלה הנגרם - לפחות בחלקו - כתוצאה מליקוי הקשור לגנטיקה של תאי הגוף.

[עריכה] גורמים

ישנם שלושה אופנים שבהם נגרמים פגמים גנטיים:

• הפגמים הגנטיים המוכרים והשכיחים ביותר הם המחלות התורשתיות - פגמים המועברים מההורים לצאצאים. לעתים קיים בלבול בין פגם גנטי ובין מחלה תורשתית. כל המחלות התורשתיות הן פגמים גנטיים, אך לא כל הפגמים הגנטיים הם מחלות תורשתיות (ראו שתי הקטגוריות שלהלן). כל מחלה המועברת מההורים לצאצאים מוגדרת כמחלה תורשתית. לא ייתכן מצב שבו אדם מסוים יירש מהוריו מחלה כלשהי שלא באופן גנטי (מלבד איידס, שמועבר בדם); כל תכונה המועברת מההורים לצאצאים מועברת בהכרח דרך המנגנון הגנטי.
• פגם גנטי יכול להיווצר בעת ההפרייה או זמן קצר לאחריה, במהלך ההריון, או אף לפני ההפרייה, כתוצאה ממוטציה ספונטנית שהתרחשה בתאי הזרע של האב או בביציות של האם. בתסמונת דאון, למשל, כרומוזום מספר 21 בכל תאי הגוף מופיע בשלושה עותקים במקום בשני עותקים, כפי שהוא מופיע אצל אנשים בריאים. פגמים מסוג זה אינם מועברים בתורשה, ואינם נוצרים במהלך החיים בצורה ספונטנית. למרות שהמוטציה עלולה להיווצר עוד בתאי הרבייה של ההורים, היא אינה מוגדרת כתורשתית, כיוון שאין מדובר במחלה שאותה נשאו ההורים כל חייהם ושאותה ירשו מהוריהם שלהם.
• פגם גנטי יכול להיווצר במהלך החיים, בצורה ספונטנית. רוב סוגי הסרטן, למשל, נגרמים כתוצאה ממוטציה פתאומית בגן מסוים באחד או יותר מתאי הגוף, ליקוי הגורם לתא להתחלק ללא הרף. בסרטן העור, למשל, גורמת במקרים רבים קרינת השמש לשיבוש ביוכימי ב-DNA, חומצת הגרעין המכילה את המידע התורשתי ואת "הוראות ההפעלה" של התא, וכתוצאה מכך לחלוקה בלתי-מבוקרת של התא. גורמים וחומרים מסוימים ידועים כמעודדים מוטציות ספונטניות: קרינה, ניקוטין (החומר המצוי בסיגריות), אזבסט. למרות זאת, הגורמים לרוב המוטציות טרם נתגלו.

[עריכה] גנטיקה

טרנסלוקציה כרומוזומלית, אחד הגורמים לפגמים גנטיים

ישנם שני סוגים כלליים של פגמים גנטיים:

• פגמים ביוכימיים ב-DNA. קיים מגוון גדול של פגמים העלולים להיגרם ב-DNA: החלפת נוקלאוטיד אחד במשנהו, החסרה או הוספה של נוקלאוטיד, קישור בלתי-תקין בין שני נוקלאוטידים ועוד. היות וה-DNA מתורגם בתא לחומצות אמינו, אבני הבניין של החלבונים, הרי שמוטציות ב-DNA עלולות לגרום:
  • לייצור חומצת אמינו שגויה,
  • להשמטת חומצת אמינו מהשרשרת החלבונית,
  • להפסקת קידוד הגן במקום בו התרחשה המוטציה, ועקב כך לייצור חלבון חלקי, קצר מהרגיל.

כל אלו עלולים לגרום לייצור חלבון בלתי-פעיל, או לחילופין, לחלבון מזיק העלול להצטבר באזור כלשהו בגוף. למרות שבגוף האדם קיימים עשרות אלפי חלבונים, הרי שלעתים פגם באחד מהם בלבד עלול להביא לתוצאות הרסניות וקטלניות.

• פגמים כרומוזומליים. טרנסלוקציה כרומוזומלית, אינברסיה, מספר שגוי של כרומוזומים, השמטה או הוספה של מקטעים בכרומוזומים - כל אלו גורמים כמעט תמיד לפגמים גנטיים. לכאורה ניתן לצפות כי פגמים כרומוזומליים יהיו חמורים יותר מפגמים ב-DNA, שכן הם משפיעים על מספר רב של גנים; למרות זאת, לא זה המצב. כפי שצויין לעיל, מחלות קשות ביותר עלולות להיגרם אף כתוצאה משגיאה בחומצת אמינו בודדה. לעומת זאת, פגמים כרומוזומליים רבים גורמים להתבטאות יתר של גנים השוכנים על-גבי כרומוזום שהוכפל, למשל (כלומר, כרומוזום שממנו קיים, באופן בלתי-תקין, עותק נוסף בתא). דבר זה עלול לגרום לשלל תופעות, חלקן אינן שליליות (לדוגמה: אם הגן המקודד לתכונת הגובה מתבטא בצורה מוגברת, החולה יהיה גבוה מהרגיל). פגמים כרומוזומליים אינם קטלניים בדרך-כלל, אך הם גורמים במקרים רבים לתוחלת חיים קצרה מהרגיל.

[עריכה] אפידמיולוגיה

אנמיה חרמשית היא אחת המחלות התורשתיות הידועות והנחקרות ביותר

כיום ידועים כ-4,000 פגמים גנטיים, אם כי סביר להניח שמחלות רבות שמקורן ואופן הופעתן טרם ידוע הינן למעשה מחלות גנטיות. רובם המוחלט של הפגמים הגנטיים נדירים מאוד ומתרחשים באדם אחד לכל כמה אלפים או מיליונים. סיסטיק פיברוזיס הינה המחלה התורשתית הנפוצה ביותר; כ-5% מתושבי ארצות הברית נושאים את הגן הפגום; תינוק אחד מכל 2,500 חולה במחלה וכ-60,000 איש בכל העולם חולים בה. תסמונת דאון, שהוזכרה לעיל, הינה הפגם הכרומוזומלי הנפוץ ביותר. היא מתרחשת אחת ל-660 לידות בממוצע, כשלגיל האם השפעה מכרעת: אצל אמהות בשנות ה-20 לחייהן שיעור התינוקות בעלי תסמונת דאון הוא 1 ל-5,000, בעוד שאצל אמהות בגיל 49 מזנק השיעור לתינוק אחד מכל 11.

פגמים גנטיים אינם תמיד מוחלטים. קיימות מחלות שהגורם להן אינו ידוע לגמרי, אף שהתברר כי לאנשים בעלי מאפיינים גנטיים מסוימים יש נטייה מוגברת ללקות בהן; מחלת אלצהיימר היא דוגמה למחלה כזו. קיימות נטיות גנטיות לתחלואה בלחץ דם גבוה, סוכרת ומחלות נוספות; קיימות גם, כמובן, נטיות גנטיות למצבים גופניים רבים, אשר מוגדרים כמחלות בצורה גבולית בלבד: השמנה, פזילה ועוד.

ישנן מחלות גנטיות בעלות תפוצה רחבה במיוחד בקרב אוכלוסיות מסוימות. מחלת טאי-זקס, למשל, נפוצה בקרב יהודים אשכנזים בשיעור ניכר פי כמה מאשר תפוצתה בקרב האוכלוסייה הכללית; 1 מכל 27 יהודים אשכנזים בארצות הברית נושא את הגן הפגום, לעומת 1 מתוך 200 בקרב האוכלוסייה הכללית.

[עריכה] טיפול

פגמים גנטיים הינם כיום כמעט תמיד חשוכי מרפא, היות והפגם מצוי בכל תאי הגוף, דבר ההופך את תיקונו לכמעט בלתי-אפשרי. את הפגמים הגנטיים, שמנגנון גרימת המחלה שלהם נעוץ עמוק בתהליכי השעתוק והתרגום התאיים, לא ניתן לרפא באמצעות תרופות.

מחלות הסרטן מהוות יוצא דופן, שכן לרוב הן ממוקדות באזור מסוים בגוף. למידע נוסף ראו: סרטן.

הקלה מסוימת ניתן להעניק לחולים בפגמים גנטיים באמצעות טיפול סימפטומלי - טיפול המתמקד בהקלת תסמיני המחלה, מבלי להילחם בגורם המחלה. חולי סיסטיק פיברוזיס, למשל, נוטלים תרופות הממיסות את הריר שמצטבר בריאות והמביאות להקלה בנשימה. על חולים במחלות תורשתיות מטבוליות ניתן להקל באמצעות הימנעות מגורמים מסוימים (מזונות, למשל) המחמירים את המחלה. חולי פנילקטונוריה, למשל, נמנעים מאכילת מזונות המכילים את חומצת האמינו פנילאלנין; תאי הגוף של החולים במחלה זו אינם מסוגלים לפרק פנילאלנין, וכתוצאה מכך מצטברת החומצה במוח וגורמת לפיגור שכלי ולבעיות אחרות.

[עריכה] ריפוי גנטי

טכנולוגיות עתידיות, אשר נמצאות כיום בחזית המחקר הגנטי, מתמקדות בריפוי גנטי: השתלה באמצעים שונים של גנים בכל אחד מתאי הגוף. אחת השיטות לביצוע תהליך זה היא באמצעות נגיפים. הללו גורמים לכמה מהמחלות השכיחות והידועות ביותר לאדם בכך שהם חודרים לתאי הגוף ומנצלים את הגנום שלהם (של תאי הגוף) לשם התרבות. היות ובנגיפים כבר קיים מנגנון המאפשר להם לחדור בקלות יחסית לתאי הגוף, מנצלים הגנטיקאים תכונה זו לשם החדרת גנים לתאי הגוף.

בסיסטיק פיברוזיס, למשל, קיים פגם בגן מסוים, שבעקבותיו לא מיוצר חלבון החיוני למאזן הנוזלים בתאי הגוף. בטיפול גנטי יושתל הגן הרלוונטי, באמצעות פלסמיד, בגנום של נגיף; לאחר מכן יוחדר הנגיף אל הגוף ויחדור באופן עצמאי לתאי הגוף. הנגיף ישתמש במנגנון שכפול ה-DNA של התא, והגנום שלו (של הנגיף) ישוכפל, יחד עם הגן המקודד לחלבון החסר.

השיטה נמצאת בחיתוליה, וכמה מכשולים עיקריים עומדים בפניה:

• התמודדות עם מערכת החיסון של הגוף. המערכת תנסה לתקוף את הנגיף או את התאים שהודבקו בו, ותביא למניעת שכפול הגן הרלוונטי. קיימות תרופות המדכאות את מערכת החיסון, אך הללו מסכנות את החולה, שכן אז חשוף הוא לפגיעתם של פתוגנים אחרים.
• הובלת הנגיף לכל תאי הגוף, או לכמות מספקת של תאי גוף, או אל מקום ספציפי בגוף, וייצור של כמות מספקת של החלבון החסר. הטכנולוגיה הנוכחית מתקשה להתמודד עם סוגיות אלו.
• מניעת הנגיף מלגרום לשיבוש בגנום של התא אליו הוא חודר. בכמה נסיונות בטיפול גנטי הצליח הטיפול להקל על הפגם הגנטי, אך גרם למטופלים לחלות בסרטן, עקב שיבוש באונקוגן מסוים אשר נגרם על-ידי הנגיף.
• גם אם הטיפול מצליח לרפא לחלוטין את החולה, הרי שהפגם הגנטי עדיין קיים בתאי המין שלו (הזרעים או הביציות), כך שלצאצאיו יש את הסיכוי הרגיל לחלות במחלה, ללא השפעה של הטיפול הגנטי.

ב-1999 בוצע בארצות הברית הטיפול הגנטי הראשון בחולה המופיליה. הטיפול הוכתר בהצלחה ומחלתו של המטופל הוקלה בצורה משמעותית.

[עריכה] דפוסי הורשה

תרשים דפוס הורשה רצסיבית בתאחיזה ל-X. תרשימים כאלו מסייעים לקבוע את הסיכוי של הצאצאים ללקות במחלה או לשאת את האלל הפגום

מחלות תורשתיות מונוגניות, הנגרמות כתוצאה מפגם בגן בודד, יכולות לעבור מההורים לצאצאים בכמה דפוסי הורשה. ראשית מחולקים הפגמים הגנטיים לדומיננטיים ולרצסיביים. בתאי הגוף קיימים שני עותקים - אללים - מכל גן; האחד מקורו באב והשני - באם. אחד האללים הינו בדרך-כלל דומיננטי, והשני רצסיבי, כשהתבטאותו של הדומיננטי מסוככת על התבטאותו של הרצסיבי. ניקח לדוגמה את הגן המקודד לצבע העיניים. אם האלל הדומיננטי מקודד לעיניים כחולות והרצסיבי לעיניים חומות, הרי שלאדם הנושא את שני האללים הללו יהיו עיניים כחולות (זוהי דוגמה מופשטת, שכן במציאות האינטראקציה בין שני האללים מורכבת יותר).

במחלות הנובעות מפגם בגן דומיננטי מספיק שרק האב או רק האם יהיו נשאים של האלל הפגום כדי שהלה יעבור לצאצאים ויתבטא אצלם. במחלות הנובעות מפגם בגן רצסיבי נדרש כי שני ההורים יהיו נשאים של האלל הפגום, וששניהם יורישו את האלל לצאצא על-מנת שהמחלה תתבטא אצלו; אם רק אחד האללים (מאחד ההורים בלבד) מגיע אל הצאצא, הרי שהצאצא יהיה נשא של המחלה אך לא יהיה חולה בה - כיוון שהאלל התקין הינו דומיננטי, והתבטאותו מבטלת את ההשפעה של האלל הפגום.

שנית מחולקים הפגמים הגנטיים לאוטוזומיים (או אוטוזומליים) ולפגמים בתאחיזה לכרומוזום מין. בתאי האדם קיימים 22 זוגות כרומוזומים אוטוזומיים, אשר זהים בזכרים ובנקבות, וזוג אחד של כרומוזומי מין, אשר על-גבם נמצאים גנים המבטאים את התכונות המבדילות בין זכרים ונקבות. נקבות נושאות זוג זהה של כרומוזומי מין (XX) וזכרים - זוג כרומוזומי מין שונים (XY). כרומוזומי המין לא מבטאים תכונות מיניות בלבד, ועל-גבם נמצאים כמה גנים רגילים, המבטאים תכונות כלליות. פגמים המתרחשים בגנים הנמצאים על אחד מ-22 הכרומוזומים האוטוזומיים יועברו לצאצאים ללא קשר למינם, שכן, כאמור, כרומוזומים אלו זהים אצל זכרים ונקבות. פגמים בגנים הנמצאים על כרומוזום X, לעומת זאת, יועברו לצאצאים בדפוס הורשה ייחודי, הקשור הדוקות למין הצאצא. פירוש המילה תאחיזה הוא "מיקום הגן על כרומוזום מסוים"; גן בתאחיזה לכרומוזום מין פירושו "גן השוכן על-גבי כרומוזום מין".

קיימים, אם כן, ארבעה דפוסי הורשה עיקריים, המחולקים לפי דומיננטיות האלל ולפי סוג הכרומוזום. יש לציין כי הדפוסים שלהלן אינם רלוונטיים אך ורק למחלות תורשתיות, אלא לכל תכונה שהיא המועברת בתורשה:

• הורשה אוטוזומית דומיננטית. דפוס הורשה זה מתאפיין בהופעת המחלה בכל דור ודור; אם בדור מסוים לא מופיעה המחלה, הרי שהעברתה לדורות הבאים מופסקת, ובזאת נסתם הגולל על המחלה במשפחה המסוימת. במחלות דומיננטיות לא קיים המושג נשא, שכן נדרש רק אלל אחד על-מנת שהמחלה תופיע באדם מסוים (במחלות רצסיביות לנשאים יש אלל אחד תקין ואלל אחד פגום, והמחלה לא מופיעה). לצאצאיהם של חולים במחלה אוטוזומית דומיננטית יש סיכוי של 50% לחלות במחלה; הסיכוי, כאמור, זהה בזכרים ובנקבות.

מבחינה מולקולרית, הגן הפגום במחלות דומיננטיות גורם בדרך-כלל לייצור חלבון מזיק, אשר מצטבר באזורים בגוף וגורם להרס התאים בסביבה. זוהי הסיבה שפגמים מסוג זה הינם דומיננטיים - אין חשיבות לכמות החלבון המיוצרת (חולים בעלי אלל פגום יחיד מייצרים מחצית מכמות החלבון אשר מייצרים חולים בעלי שני אללים פגומים), ואפילו כמות מעטה מצטברת ברקמות וגורמת לנזקים חמורים. מחלת הנטינגטון, למשל, היא אוטוזומית דומיננטית. זוהי מחלה ניוונית של המוח, והיא נגרמת עקב ייצור חלבון פגום (ארוך מהרגיל בכמה חומצות אמינו) אשר לא מצליח להתקפל כיאות ועקב כך מצטבר בתאי המוח. דוגמאות נוספות: אי-סבילות ללקטוז ופולידקטיליה (ריבוי אצבעות).

• הורשה אוטוזומית רצסיבית. דפוס הורשה זה מתאפיין בדילוג המחלה על-פני דורות. אדם בעל שני אללים פגומים חולה במחלה, ואילו אדם בעל אלל אחד פגום הינו נשא; הוא אינו חולה במחלה אך מסוגל להעבירה לצאצאיו. האפשרות לנשאות היא הגורם לדילוג על-פני הדורות; ייתכן דור בו קיימים כמה נשאים, אך בו לא מופיעה המחלה. בזיווג בין גבר ואישה נשאים יחלו במחלה רבע מהצאצאים, רבע יהיו בריאים לגמרי ומחצית יהיו נשאים; הסיכוי, כאמור, זהה בזכרים ובנקבות.

מבחינה מולקולרית, הגן הפגום במחלות רצסיביות גורם בדרך-כלל לייצור חלבון פגום, חלבון אשר נחוץ לתפקוד התקין של הגוף. זוהי הסיבה שפגמים מסוג זה הינם רצסיביים - קיימת חשיבות לכמות החלבון התקין המיוצר. לאנשים חולים שני אללים פגומים, כך שהחלבון התקין אינו מיוצר כלל והמחלה מופיעה. בנשאים, לעומת זאת, מיוצרת מחצית מכמות החלבון התקין המיוצרת באנשים בריאים; כמות זאת מספיקה לתפקוד תקין והמחלה אינה מופיעה. דוגמאות למחלות אוטוזומיות רציסביות: אנמיה חרמשית, סיסטיק פיברוזיס, פנילקטונוריה.

• הורשה רצסיבית בתאחיזה לכרומוזום X. דוגמאות: המופיליה מסוג A, ניוון שרירים של דושן.
• הורשה דומיננטית בתאחיזה לכרומוזום X. זהו דפוס ההורשה הנדיר ביותר. דוגמה: היפופוספטמיה.

ובנוסף:

• הורשה מיטוכונדריאלית. גנים אינם נמצאים על-גבי הכרומוזומים שבגרעין התא בלבד, אלא גם על-גבי כרומוזום טבעתי בודד הנמצא בתוך המיטוכונדריה. פגמים עשויים להתרחש גם בגנים המעטים הנמצאים על-גבי כרומוזום זה. DNA מיטוכונדריאלי נתרם רק על-ידי האם, כך שזכרים אינם יכולים להוריש פגמים גנטיים מסוג זה. דוגמה: נוירופתיה אופטית תורשתית של לבר.
• הורשה בתאחיזה לכרומוזום Y. לא ידוע על פגם גנטי המועבר דרך כרומוזום Y.

[עריכה] קישורים חיצוניים

• תורשה מנדלית בבני אדם: מאגר ענק של אלפי מחלות ותכונות הנגרמות כתוצאה מגן בודד. האתר (באנגלית) מתעדכן כל העת ומכיל (נכון לתחילת 2006) למעלה מ-16,000 גנים.

   

ערך מומלץ