חדשות

חומרים קוטלי נגיפים שהתגלו בחיידקים עשויים לשמש כתרופות למחלות נגיפיות

מחקר חדש ב-Nature: חוקרי מכון ויצמן בוחנים את יכולתם של חומרים המכונים וייפרינים להילחם בנגיפים הפוגעים בבני אדם ובהם נגיפי השפעת והקורונה

בקטריופאג' (מימין למעלה) חודר לתא חיידק (במרכז התמונה). לחיידקים מערכות חיסוניות מתוחכמות ביותר הערוכות במיוחד למלחמה בנגיפים

למערכת החיסונית של חיידקים יש לפחות יתרון אבולוציוני אחד על פני זו שלנו – היא נלחמת בנגיפים כבר מאות מיליוני שנים. באחרונה גילו מדעני מכון ויצמן למדע "מכרה" של חומרים קוטלי נגיפים המיוצרים בחיידקים ועשויים להוביל לפיתוחן של תרופות יעילות יותר למחלות נגיפיות בבני אדם. חומרים אלה מיוצרים על ידי אנזימים נוגדי נגיפים המכונים וייפרינים (Viperins). אנזימים אלה היו מוכרים עד כה ביונקים בלבד וכעת אותרו לראשונה גם בחיידקים. בימים אלה, נבחנת יכולתן של המולקולות המיוצרות על ידי הווייפרינים החיידקיים להילחם בנגיפים הפוגעים בבני אדם, ובהם נגיפי השפעת והקורונה. המחקר התפרסם אמש (ד') בכתב העת המדעי Nature.

פרופ' רותם שורק וקבוצת המחקר שלו במחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון, לצד קבוצות מחקר נוספות בעולם, חשפו במחקריהם בעשור האחרון כי לחיידקים מערכות חיסוניות מתוחכמות ביותר הערוכות במיוחד למלחמה בנגיפים המדביקים חיידקים – בקטריופאג'ים או בקיצור פאג'ים. קבוצתו של פרופ' שורק גילתה בעבר שלחלק מהתגובות החיסוניות בחיידקים יש קשר אבולוציוני למערכת החיסונית האנושית. מחקרם הנוכחי מניב את ההוכחות החזקות ביותר לכך עד כה: החוקרים גילו כי הווייפרינים – שתפקידם במערכת החיסון האנושית הובן רק לפני כשנתיים – ממלאים תפקיד גם במערכת החיסונית של חיידקים.

פאג'ים שונים אמנם מנגיפים המדביקים בני אדם בבחירת המטרות שלהם, אך בדומה לנגיפים אחרים גם הם מורכבים מחומר גנטי, DNA או RNA והם מפיצים עצמם באמצעות פלישה למארח והשתלטות על מכונות השכפול התאיות שלו.

בבני אדם, וייפרין הוא חלק מהמערכת החיסונית המולדת, החלק הקדום ביותר של המערכת החיסונית מבחינה אבולוציונית, והוא מיוצר כאשר חומר איתות המכונה אינטרפרון מתריע בפני המערכת החיסונית על נוכחותם של נגיפים מחוללי מחלה. לאחר ייצורו, הווייפרין משחרר מולקולה ייחודית, המסוגלת לפעול נגד מגוון רחב של נגיפים על פי כלל אחד פשוט: המולקולה "מחקה" נוקליאוטידים – פיסות החומר הגנטי הדרושות לשכפול הגנום.

אבל מולקולת הווייפרין מזויפת: חסרה בה חוליה חיונית, המאפשרת את חיבור הנוקליאוטיד הבא בתור לגדיל המתארך והולך. ברגע שמוחדרים נוקלאוטידים מזויפים אלה לגנום הנגיפי המשתכפל, השכפול נעצר ועימו הנגיף.

פשטות המנגנון ורוחב היריעה של פעולתו נגד נגיפים רבים ושונים עשויים לרמז שהווייפרנים נמצאים איתנו כבר זמן רב, אך האם ייתכן שהם קדומים עד כדי האב הקדמון המשותף לנו ולחיידקים?

בהובלת ד"ר אוד ברנהיים, שהיתה חוקרת בתר-דוקטוריאלית בקבוצה של פרופ' שורק, יישמו חברי הקבוצה שיטות שפותחו במעבדתם כדי לאתר רצפי חיידקים המקודדים וייפרנים אפשריים. לאחר מכן, הראו כי וייפרינים אלה אכן מקנים הגנה לחיידקים מפני זיהום בפאג'ים. "בעוד שהווייפרין האנושי מייצר סוג אחד בלבד של מולקולה אנטי ויראלית, החיידקים מייצרים מגוון מפתיע של מולקולות, שכל אחת מהן עשויה לשמש תרופה חדשה נגד נגיפים", אומר פרופ' שורק.

על סמך הרצפים הגנטיים, הצליחו פרופ' שורק וצוות המחקר להתחקות אחרי ההיסטוריה האבולוציונית של הווייפרינים. "גילינו שמקורו של רכיב חשוב זה של המערכת החיסונית האנטי ויראלית שלנו הוא במערכת ההגנה החיידקית", אומר פרופ' שורק.

אם הווייפרינים החיידקיים יתבררו כיעילים נגד נגיפים אנושיים, פרופ' שורק סבור שהדבר עשוי לסלול את הדרך לגילוי מולקולות נוספות המיוצרות על ידי מערכות חיסוניות של חיידקים, ולאימוץ שלהן כתרופות אנטיויראליות למחלות אנושיות. "כפי שקרה לפני עשרות שנים עם אנטיביוטיקה – חומרים אנטיבקטריאליים שהתגלו לראשונה בפטריות ובחיידקים – אנו עשויים ללמוד כיצד לזהות ולאמץ את האסטרטגיות האנטיויראליות של אורגניזמים שנלחמים בזיהומים כבר מאות מיליוני שנים".

המחקר הנוכחי נערך בשיתוף פעולה עם חוקרים מחברת Pantheon Biosciences, שקיבלה רשיון מטעם חברת "ידע", זרוע מסחור הקניין הרוחני של מכון ויצמן למדע, לפיתוח תרופות אנטיויראליות על בסיס הממצאים. מחקרים נוספים מתנהלים כיום, במטרה לגלות אילו מבין הווייפרינים החיידקיים עשויים להתאים בצורה הטובה ביותר למלחמה בנגיפים אנושיים, ובהם נגיפי השפעת והקורונה.

במחקר השתתפו גם עדי מילמן, גל אופיר, גלעד מיטב, כרמל אברהם, שרה מלמד וד"ר גיל אמיתי.

נושאים קשורים:  חיידקים,  מחקר,  מכון ויצמן,  פרופ' רותם שורק,  קורונה,  חדשות
תגובות
 
אנונימי/ת
18.09.2020, 11:01

פנטסטי!
המזל הגדול שלנו שאת האטימות והטפשות של הפוליטיקאים מקזזת החוכמה והחריצות של המוחות היוצרים. חבל שאת חלוקת השכר והחשיבות החברתית לא מחלקים בהתאם.

18.09.2020, 11:53

מרתק! מנגנון נפלא ומחקר מחכים ונפלא לא פחות. נקודה למחשבה, כיוון שמדובר במנגנון עתיק יומין אבולוציונית, האם ניתן לשער שהנגיפים מצידם לא מצאו להם דרכים שונות להתגבר עליו, קרי, עמידויות?

אנונימי/ת
18.09.2020, 14:39

מעניין אם המיקרוביום \"תורם\" לנו וייפרינים ואם כן-זה יכול להסביר לפחות חלק מהשונות ברגישות לזיהומים וירליים בין אנשים