מחלת הפוליו נגרמת על ידי שלושה זנים של נגיפי מעיים. בעוד שהחיסונים הקיימים כיום יעילים, קיים סיכון נמוך שזנים מסוימים יחזרו להיות אלימים. חלקיקים דמויי נגיף הפוליו, שמיוצרים על ידי צמחים מהונדסים גנטית, עשויים להחליף את הנגיפים המוחלשים שמיוצרים כיום בתרביות תאים.

מחלת הפוליו (Poliomyelitis) היא מחלת מעיים המלווה את האדם משחר ההיסטוריה. המחלה הייתה נפוצה מאוד בעבר אך הימצאותה הלכה ופחתה הודות לחיסון שלה. מרבית האנשים מכירים את מחלת הפוליו כ"שיתוק ילדים" (Infantile paralysis) אך למעשה מדובר בסיבוך נוירולוגי-מוטורי של המחלה שמתפתח בכשליש מהמקרים. אמנם חלק מהחולים בשיתוק מחלימים לאחר פרק זמן מסוים הנמשך עד כשנתיים, אך 1 מכל 200 נשאר נכה לצמיתות או לא שורד את המחלה, מאחר שהשיתוק פגע בשרירי הנשימה שלו. המחלה נגרמת על ידי שלושה זנים של נגיפי מעיים המכונים כיום Human enterovirus C (בעבר poliovirus) ממשפחת ה-Picornaviridae.

ב-1949 הצליחו ג'ון אנדרס (Enders), תומס ולר (Weller) ופרדריק רובינס (Robbins) להרבות את הנגיפים בתאי כליה. הם קיבלו על כך את פרס נובל לרפואה ב-1954. ב-1952 ג'ונאס סאלק (Salk) השתמש בשיטותיהם ופיתח את תרכיב החיסון הראשון בו הוזרקו נגיפים לא פעילים ("מומתים" – IPV – Injected Polio Vaccine). תרכיב זה מנע את הסיבוכים הנוירולוגיים, אך מחלת המעיים המשיכה להיות נפוצה והיוותה מקור להדבקה וסיכון של אנשים לא מחוסנים.

ב-1956 הצליח אלברט סייבין (Sabin) לפתח חיסון פומי (דרך הפה – OPV – Oral Polio Vaccine) – נגיף מוחלש כנגד נגיף הפוליו, שמחסן נגד הנגיף כבר במערכת העיכול, ולכן מונע גם את התפתחותה והתפשטותה של מחלת המעיים. ב-1960 הוכנס התרכיב לשגרת החיסונים בעולם. כיום משלבים את שני החיסונים ביחד: הראשון בהזרקה והשני דרך הפה.

השילוב המוצלח כבר הכחיד מהטבע זן אחד משלושת זני הבר של הנגיף. אך בטבע נמצאים כעת גם זני החיסון המוחלש, שיש להם פוטנציאל, גם אם מאד נמוך, לחזור להיות אלימים ולפגוע באנשים שלא חוסנו בחיסון המומת.

בעשור האחרון נעשים נסיונות רבים לרתום צמחים מהונדסים גנטית לייצור חיסונים. בין היתר נמצאים בשלבים שונים של פיתוח חיסונים צמחיים כנגד נגיפי השפעת, נגיפי הפפילומה, נגיפי האבולה ונגיפי ה-Bluetongue. עכשיו צורפו לעניין גם נגיפי הפוליו מזן 3.

במאמר שפורסם לאחרונה הוצג פיתוח של קבוצת מחקר ממכון John Innes באנגליה – תחליף צמחי לחיסון המוחלש לפוליו. התחליף הצמחי נוצר בכמה שלבים:
שיבוט של העתקי DNA של הגנים המקוריים, הבנויים מ-RNA, המקודדים לחלבוני המעטפת (נגיף מורכב מחומר תורשתי, DNA או RNA, ומעטפת חלבונית) של הנגיף בתוך פלסמיד (מולקולות DNA מעגלית הקיימת בחיידקים, ואותה חיידקים מסוגלים "להחליף" אחד עם השני). הפלסמיד מוחדר לחיידקים המסוגלים להדביק תאי צמחים ולהחדיר לתוכם את הפלסמידים.
בעזרת החיידקים מוחדרים הפלסמידים לתאים בתרבית של צמח שהוא קרוב משפחה של צמח הטבק. מהתאים המודבקים מתפתחים צמחים שמפרישים חלקיקים דמויי נגיף של נגיף הפוליו אל מחוץ לתאיהם.
לאחר גידול הצמחים – קצירה של עלי הצמח, הרחפה במים וקציצה במערבל.
כך מוכן התרכיב הצמחי המכיל את החלקיקים דמויי הנגיף האלה, שלא מכילים את החומר התורשתי של הנגיף, ולכן אינם יכולים לגרום למחלה. יבול החלקיקים הוא 60 מ"ג לכל ק"ג של חומר צמחי. במיקרוסקופ אלקטרונים סורק, החלקיקים דמויי הנגיף שנאספו מתרחיף הצמחים נראים מאד דומים לנגיפי הפוליו, וקשה להבדיל ביניהם.

התרחיף אמור להינתן בטיפות דרך הפה ולגרות את מערכת החיסון של המעי לייצר נוגדנים – כפי שעושים נגיפי הבר והנגיפים שבתרכיב המוחלש. היות ונגיפי הפוליו מדביקים בני אדם בלבד, נוסה התרכיב על עכברים מהונדסים גנטית, שתאיהם מבטאים את הקולטן המאפשר את הצמדות נגיפי הפוליו אליהם. עכברים מהונדסים אלה משמשים כמודל מחקר מעבדתי למחלת הפוליו – נגיפי הבר גורמים בהם למחלת מעיים ואף לשיתוק. מספר שבועות לאחר האכלת העכברים המהונדסים בתרכיב, הם הודבקו בנגיפי הבר. התרכיב מנע בהם את התפרצות המחלה. עכברי הביקורת (שלא הואכלו בתרכיב) שהודבקו בנגיפי הבר חלו.

המטרה כעת היא לבדוק האם התרכיב יעיל בבני אדם כמו שהוא בעכברי המודל. במידה וכן הוא יהווה אלטרנטיבה זולה ובטוחה יותר לתרכיב הפוליו הפומי. לתרכיב יצרפו באותה השיטה גם את זן 1 של נגיפי הפוליו (זן 2 כנראה כבר נכחד מהטבע). כמובן שיהיה צורך להיערך לייצור נרחב על ידי נטיעת מטעים גדולים של הצמחים המהונדסים.

בנוסף לפוטנציאל כחיסון לפוליו, במידה והשיטה שתוארה כאן תצליח בבני אדם, היא עשויה להיות שימושית לפיתוח חיסונים כנגד מחלות נוספות.

מקורות והרחבה:

• המאמר המקורי
• הודעה לעיתונות של מכון John Innes

לקריאה נוספת על מחלת הפוליו

• מחלה משתקת ושני תרכיבי חיסון – בבלוג "חיידקים נגיפים ושאר ירקות"
• חשיבות החיסון, בנגיף חי מוחלש, כנגד פוליו – בבלוג "חיידקים נגיפים ושאר ירקות"

על השימוש בחיידקים להחדרת גנים לצמחים

• Agrobacterium, מגורם מחלה להנדסה גנטית – בבלוג "חיידקים נגיפים ושאר ירקות"