נגיפים והתא האנושי: מרוץ החימוש האבולוציוני
חוקרים בפקולטה לביולוגיה בטכניון גילו מנגנון גנטי ייחודי המספק לתא הגנה מהירה ויעילה מפני נגיפים
קבוצת המחקר של פרופ’ יעל מנדל-גוטפרוינד מהפקולטה לביולוגיה בטכניון מציגה גילויים חדשים הקשורים בפעילות מערכת החיסון כנגד זיהומים נגיפיים. את המחקר, שהתפרסם ב-Nature Communications, הובילו פרופ’ מנדל-גוטפרוינד וד”ר אמיר ארגואטי במסגרת עבודת הדוקטורט של ד”ר ארגואטי. להערכתם, גילויים אלה עשויים להוביל לפיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשות.
חוקרי הטכניון התמקדו באינטראקציה בין שתי מולקולות הממלאות תפקידים חשובים בתהליכים גנטיים:
- NORAD היא מולקולה ייחודית מתוך קבוצת lncRNA – קבוצת מולקולות RNA שאינן מְקוֹדֵדוׄת. מולקולות RNA רבות מְקוֹדֵדוׄת וכך מהוות שלב ביניים בתהליך יצירת חלבון על סמך הקוד הגנטי, אולם קבוצת lncRNA אינה עושה זאת. אם כך, למה היא מועילה? התשובה כוללת שורה של פונקציות חיוניות הקשורות בבקרה גנטית, בהתמיינות תאים ובהתפתחות העוברית – תהליכים קריטיים בהתפתחות האורגניזם ובבריאותו. בין השאר משפיעות מולקולות אלה, בתאי גזע עובריים, על תהליכים של התמיינות התא (differentiation) לתאי הגוף השונים ותכנות-מחדש (reprograming) – כלומר הפיכת תאים בוגרים (שריר, שלד, שומן, קרנית וכו’), באופן מלאכותי, חזרה למצב דמוי תא גזע.
- STAT3 הוא חלבון ששייך למשפחה גדולה של חלבונים בעלי תפקיד קריטי בבקרה על השיעתוק – תהליך שבו מיוצרים העתקים של גנים ל-RNA בדרך לבניית החלבון. STAT3 חיוני להתפתחות העוברית ומעורב גם בהתפתחות דלקתית, בהפעלת מערכת החיסון ובתהליכים ביולוגיים נוספים.
חוקרי הטכניון, שהתמקדו כאמור באינטראקציה בין שני סוגי המולקולות, גילו כי במצב בריא (ללא הדבקה נגיפית), האינטראקציה בין NORAD ל-STAT3 מוׄנעת ממערכת החיסון לייצר תגובה חיסונית ממוקדת-נגיפים. לעומת זאת, כאשר מתרחשת מתקפה נגיפית מגיב התא בחיתוך מולקולות NORAD ובעיכולן; המחסור במולקולות NORAD מדכא את פעילותו של החלבון STAT3; וכך משתחררים הבלמים על מערכת החיסון ונוצרת תגובה חיסונית מהירה ויעילה הבולמת את ההדבקה הנגיפית. בלימה זו נעשית על ידי ניטרול יכולתו של הנגיף להתרבות בתא האנושי.
בגילויו של המנגנון האמור ובהדגמתו התבססו החוקרים הן על ניסויי מעבדה והן על אנליזה של דגימות תאים מאדם. כדי לחזק את מסקנותיהם הם בדקו את הפעילות החיסונית של תאים נטולי NORAD וגילו כי אכן, תאים אלה מאופיינים בפעילות אנטי-נגיפית מוגברת. פירוש הדבר הוא שבשגרה, מולקולות NORAD נמצאות בתא בשכיחות גבוהה ו”שומרות” על מערכת החיסון מפני הפעלת שווא, אולם בתגובה למתקפה הנגיפית שכיחותם פוחתת וכך מופעל המנגנון השולח את תאי החיסון למתקפה על הנגיף.
החוקרים ניתחו גם את ה”ותק” של מנגנון זה באבולוציה והראו כי אף ששתי המולקולות שמורות מאוד, כלומר קדומות מאוד באבולוציה, הקשר ביניהן והמנגנון שהתגלה כעת הם נחלת האדם ופרימטים קרובים לו – ואינם מתקיימים במרבית היונקים האחרים. במילים אחרות, זהו מקרה של אבולוציה ספציפית למין (species-specific evolution).
Fig3-c – מנגנון “חדש” בבני אדם לוויסות התגובה החיסונית. משמאל: תא תקין שבו מולקולת NORAD מאפשרת לחלבון STAT3לחדור לגרעין התא ולמנוע את הפעלת המערכת החיסונית כאשר היא אינה נדרשת. מימין: כאשר התא מותקף על ידי נגיף, מולקולת NORAD עוברת חיתוך המונע את כניסת החלבון STAT3 לגרעין. בעקבות זאת החלבון STAT1, הנחוץ להפעלת תגובה חיסונית, נכנס לפעולה וגורם לתגובה מהירה של התא לאיום שנכנס ולהפרשה של חלבונים המפעילים את מערכת החיסון כדי שזו תתקוף את הנגיף. את התרשים הכינה אנה ארגואטי
פרופ’ מנדל-גוטפרוינד וד”ר ארגואטי מעריכים כי המנגנון שגילו התפתח במהלך האבולוציה של האדם כתגובה לאבולוציה של נגיפים שונים, שלמדו לשטות בתא המותקף ולמנוע ממנו להפעיל תגובה חיסונית נגדם. ההערכה היא כי התפתחותו של המנגנון הייחודי שמוצג במאמר סללה נתיב פעולה מהיר ויעיל העוקף מנגנונים חיסוניים מסורבלים ואיטיים יותר הנתונים לאותה “מניפולציה נגיפית”, וכך מייצר מגננה מיידית. מעבר לערכה המדעי של התגלית, חוקרי הפקולטה לביולוגיה מקווים ומעריכים כי ממצאי המחקר יובילו בעתיד לפיתוח אסטרטגיות חדשות לתיקון “תקלות” במערכת החיסון ולהתמודדות טובה יותר עם זיהומים נגיפיים. המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע (ISF).
למאמר ב- Nature Communication לחצו כאן
