גנטיקה של מגיפה
28/07/2019
לנגיפי השפעת יש חומר גנטי שמורכב משמונה מקטעים. כאשר הנגיף מדביק תא, שמונת החלקים נפרדים ומתפזרים בתוכו כמו חתיכות של פאזל. כשהנגיף מתרבה, הוא משכפל כל חלק בנפרד וכל שמונת החלקים צריכים למצוא זה את זה ולהרכיב מחדש את הפאזל, לעותקים זהים של הנגיף המדביק. עד כה לא היה ברור איך כל ״חתיכות הפאזל״ מוצאות זו את זו באופן מדויק. במחקר חדש מאוניברסיטת אוקספורד מצאו הסבר לתופעה וקישרו אותה למגיפות שפעת אלימות במיוחד, כמו השפעת הספרדית.
נגיפי השפעת (Influenza) מסוג A גורמים מדי חורף להתפרצויות של מחלה שפוגעת במיליונים ברחבי העולם. כמו כל הנגיפים, גם נגיפי השפעת אינם מתרבים בעצמם - הם מדביקים תאים של אדם או של בעל חיים אחר ו״משעבדים״ את מערכות ההכפלה וייצור החלבונים של התאים עבור עצמם. החומר הגנטי הוא ״חוברת ההוראות״ שמכילה את המידע איך ומתי לייצר את החלבונים להם היצור זקוק. בניגוד ליצורים חיים עצמאיים, שהחומר הגנטי שלהם הוא DNA דו-גדילי, לנגיפים יש מגוון אפשרויות לקודד מידע גנטי. הגנום של נגיפי השפעת מאורגן בשמונה גדילים יחידים של RNA (מולקולות דומות ל-DNA), שמכילים את המידע ליצירת החלבונים של הנגיף - החלבונים שהוא בנוי מהם ואלו שהוא זקוק להם במחזור ההדבקה שלו.
ה-RNA הנגיפי מוגן על ידי חלבונים, וביחד הם ארוזים בקופסית שעשויה בעצמה מחלבון ותפקידה להגן על ה-RNA הנגיפי לפני שהוא חודר לתא. עם החדירה היא צריכה להתפרק כדי שה-RNA יהיה נגיש למערכות התאיות ויוכל לשעבד אותן כדי להכפיל את עצמו. לאחר התפרקות הקופסית, שמונת גדילי ה-RNA נפרדים, בדומה לפאזל שמתפרק לחתיכות שמרכיבות אותו. כל אחד משמונת הגדילים מוכפל באופן עצמאי, ככה שהתא המודבק מכיל אלפי עותקים מכל חתיכת פאזל. כל נגיף חדש שנוצר צריך ״להרכיב פאזל״ זהה לפאזל ההתחלתי שהיה, מאחר שהמידע הגנטי המלא שלו נמצא מפוצל בין שמונת הגדילים. במשך שנים לא היה ברור איך החתיכות מתאספות, כלומר, איך גדילי ה-RNA השונים מוצאים זה את זה בתוך התא ואיך הם מתארגנים בתצורה קבועה של שמונה.
במחקר חדש שהתפרסם בשבוע שעבר בכתב העת Nature Microbiology חוקרים מאוניברסיטת אוקספורד בשיתוף עם חוקרים מארצות הברית ואוסטרליה - פתרו את החידה הזו. כאמור, ה-RNA של נגיף השפעת הוא חד-גדילי, בשונה מה-DNA שלנו שבנוי משני גדילים שמשלימים זה את זה. החוקרים השתמשו בשיטות גנטיות מתוחכמות וגילו שלכל גדיל יש אזורים שבהם הוא משלים גדילים אחרים, ככה שהם נקשרים זה לזה. מאחר שכל גדיל נגיפי נקשר לכמה גדילים נגיפיים אחרים, מתקבל מארג סבוך של RNA שנע ביחד ונארז ביחד. במילים אחרות, ברגע שגדיל אחד ימצא גדיל אחר שמשלים אותו, הם ישארו קשורים זה לזה בין אלפי החתיכות. כאשר הם ימצאו גדיל שלישי שמשלים אחד מהם, הוא יצורף לזוג הקיים וישאר קשור אליהם, וכאשר מישהו מהשלושה ימצא גדיל רביעי שמשלים אותו, הוא יצורף גם הוא, וכך הלאה, עד שכל חתיכת פאזל מתחברת לשכנותיה והפאזל מושלם. כך מובטח שיהיו שמונה, תמיד אותם שמונה. ליתר דיוק, כמעט תמיד אותם שמונה. המקרים בהם אלו לא אותם שמונה הם המקרים שגורמים לפנדמיות, מגיפות עולמיות גדולות במיוחד - כמו מגיפת השפעת הספרדית.
מגיפת השפעת המפורסמת ביותר היא השפעת הספרדית של 1918 אשר הרגה מיליוני בני אדם ברחבי העולם. הפעם האחרונה שבה חששו שתתפרץ מגיפה המונית דומה במימדיה לשפעת הספרדית היא שפעת החזירים של חורף 2009-2010. לשמחתנו, המגיפה לא הייתה אלימה כמו שחששו שתהיה, אך היא עדיין קטלה מאות אלפים ברחבי העולם באותה השנה. אירוע נדיר שכזה מתרחש כאשר אדם נדבק בו זמנית בנגיף שפעת שמדביק בני אדם ובנגיף שפעת שמדביק מאחסן אחר, במקרה הזה חזיר. ההדבקה בשני הזנים במקביל עלולה ליצור תערובת בין גדילי הנגיף האנושי וגדילי הנגיף של החזירים, ובכך ליצור זן חדש של נגיף. בהרבה מקרים, הופעה של זן חדש כזה גורמת להתפרצות מגיפה אלימה במיוחד של שפעת, מכיוון שאנשים עוד לא נחשפו לזן החדש ולכן אין להם עדיין נוגדנים כנגדו, מה שמאפשר לו להדביק בחופשיות יחסית אנשים נוספים.
המחקר החדש מדגים שלא מספיק שאדם ידבק במקביל בשני זנים שונים של שפעת: זן חדש ייווצר רק אם גדילי ה-RNA של שני הזנים יוכלו להשלים זה את זה ולהיקשר ביחד, כך שהם ייצרו ״מארג כלאיים״ שיכלול, למשל, שישה גדילים מזן אחד ושניים מזן אחר. במילים אחרות, אם ה-RNA של ״זן החזירים״ לא יוכל להיקשר ל-RNA של ״זן האדם״ אז לא ייווצר זן חדש ולא תתפרץ מגיפה עולמית.
עם זאת, אל לנו להיות שאננים, עדיין צפויה שפעת עונתית ״רגילה״ עם בתי חולים מלאים בחולים. נגיף השפעת עובר מוטציות ומשתנה קצת מדי שנה, ומסיבה זו לא כל הנוגדנים שייצרנו השנה יתאימו גם נגד הנגיף של השנה הבאה, ולכן מומלץ להתחסן מדי שנה. החוקרים מציעים לעקוב אחרי מגוון הזנים של נגיף השפעת, הן כאלה שמדביקים בני אדם והן כאלה שמדביקים בעלי חיים. הם סבורים שהניתוח הגנטי שפיתחו יכול לחזות מראש מתי צפויה הופעת זן כלאיים חדש, דבר שיאפשר הערכות מבעוד מועד, כולל הכנת חיסונים מתאימים מראש (ולא כמו שנעשה היום - הכנת חיסונים רק נגד זנים קיימים).
זהו ניצחון בקרב קטן בתוך המלחמה הגדולה נגד נגיפי השפעת, המשתנים מדי שנה כך שקשה מאוד לפתח כנגדם חיסונים יעילים לאורך זמן. המידע החדש אמנם לא מספק מכת מחץ לנגיפים אבל הוא נותן לנו יותר זמן להתגונן מפני מגיפה אלימה חדשה שתיגרם בגללם.
מקורות וקריאה נוספת:
[3] מידע על שפעת החזירים - באתר המרכז האמריקאי לבקרת המחלות
[4] אינפוגרפיקה על ההבדלים בין שפעת עונתית ובין מגפת שפעת עולמית באתר המרכז האמריקאי לבקרת המחלות
[5] שפעת חורפית ושפעת החזירים: אנטומיה של מחלה - מהבלוג - "על חיידקים, נגיפים ושאר ירקות״
ד״ר לביולוגיה ממכון ויצמן. כיום נמצאת בפוסט דוקטורט במחלקה לפתולוגיה באוניברסיטת אוקספורד. היא חוקרת את את משפחת האנזימים הרומבואידים ואת תפקידם במערכת החיסון.
