עמוס תנאי

פרס קריל 2012
מכון ויצמן למדע

ד"ר עמוס תנאי (Dr. Amos Tanay) 

תחומי מחקר:

גישות חישוביות ונסיוניות למחקר אפיגנומי.

כיצד לארוז שלושה מטר של ד.נ.א. ב-100 מיקרונים מעוקבים, כך שכל אחד מאלפי הגנים הדרושים לפעילות התא יהיה זמין בזמן ובמקום המתאים?

מולקולות הד.נ.א שנמצאות בתוך כל אחד מהתאים שבגופנו אוצרות בתוכן את כל המידע הדרוש ליצירת חיים. הד.נ.א. מקדד מידע שבעזרתו מייצר התא מולקולות פעילות, ובפרט חלבונים, המשמשות לביצוע כל התפקודים הביולוגיים, החל מנשימה וכלה בתגובה חיסונית. אחת מהתעלומות המדעיות הגדולות ביותר של זמננו, המעסיקה מדענים מזה שנים רבות היא שאלת התמיינות תאים במהלך התפתחותה של ביצית מופרית לכדי יצור שלם, התמיינות המתרחשת בדיוק מדהים, אך ללא שינויים משמעותיים ברצף הד.נ.א. של התאים. כיצד ניישב את הפרדוקס לכאורה – לפיו הד.נ.א הוא המייצר תפקוד ביולוגי, אך תאים שונים לחלוטין בתפקודם מחזיקים בתוך הגרעין שלהם מולקולות ד.נ.א זהות כמעט לחלוטין?

תשובות לשאלה זו ניתן למצוא בעזרת שיטות מחקר מודרניות העושות שימוש ביכולות ריצוף ד.נ.א מהיר כדי למדוד לא רק את זהותו של הד.נ.א. בתא, אלא גם את הדרך שבה מולקולות ד.נ.א שונות מסומנות בקבוצות כימיות, ואת המבנה המרחבי של הד.נ.א. בתוך גרעין התא. מחקרים אלו חושפים מנגנונים רבים המאפשרים למולקולת ד.נ.א יחידה לייצר מגוון גדול של זהויות. כך מצליח תא עצב לדוגמא, להבטיח כי רק הגנים החשובים לתפקודו יהיו חשופים ופעילים, לעומת גנים שאינם דרושים לפעילותו, המסומנים כבילתי זמינים ומוגנים מהמערכות שעלולות להפעילם בטעות. מנגנונים אלו, אותם אנו מכנים אפי-גנטיקה ("על"-גנטיקה) חשובים מאד לתפקודם הנורמלי של תאים, וכשלים בהם עלולים לגרום לשינוי זהותם של תאים ולמגוון מחלות כגון סרטן.

קבוצת המחקר של עמוס תנאי במכון וייצמן חוקרת שאלות אלו בעזרת שילוב של שיטות מתמטיות, כלים ממדעי המחשב, וניסויי מעבדה העושים שימוש בטכנולוגיה מודרניות של ריצוף ד.נ.א. מהיר. תלמידי המחקר בקבוצה הינם בעלי רקע משולב, במתמטיקה, מדעי המחשב, ביולוגיה ופיזיקה, והשילוב הרב-תחומי שמתרחש בקבוצה מדי יום מאפשר פיתוח של גישות חדשות להבנת הד.נ.א. והאפיגנטיקה שלו. כך למשל נבנים בקבוצה ניסויים חדשניים ומודלים מתמטיים לתיאור הדרך שבה מולקולת ד.נ.א. אנושית באורך של שלושה מטרים, נדחסת לתוך גרעין שנפחו 100 מיקרונים מעוקבים,  כך שאלפי הגנים הדרושים לפעילות התא זמינים מרחבית למנגנונים התאיים שזקוקים למידע שבהם. במחקרים נוספים נבדקת הדרך שבה התמרה סרטנית משנה את הדרך שבה נדחס הד.נ.א., ונבחנות המשמעויות התפקודיות הנגזרות משינויים אלו, כגון אובדן הבקרה על חלוקת תאית ושינוי הזהות התאית.

המחקר הביולוגי העכשווי מציב אתגרים רב תחומיים ללא תקדים, ומדע הביולוגיה משנה פניו והופך כמותי יותר, עשיר באינפורמציה, וממוקד בהבנה של תהליכים מורכבים בשילוב של ניסויים ומודלים מתמטיים. אנו מצפים כי במהלך השנים הקרובות, המהפכה הגנומית שבה אנו נוטלים חלק תביא לפריצות דרך משמעותיות בתחומים רבים ברפואה, חקלאות והנדסה.

זוכי פרס קריל

// order posts by year $posts_by_year;