אנו רגילים לחשוב על המערכת החיסונית שלנו כישות נפרדת – כמעט איבר מובחן – אבל האמת, כמו תמיד, מורכבת הרבה יותר. פריצות דרך מהשנים האחרונות – חלקן כתוצאה ממחקריו של פרופ' רותם שורק ממכון ויצמן למדע – הראו שאפילו לתא חיידק בודד יש מערכת חיסונית אוטונומית ומפותחת, אשר מסוגלת לזהות פולשים ביעילות ולטפל בהם בכוחות עצמה. במחקר חדש שהתפרסם באחרונה, חשפו פרופ' שורק וחברי קבוצתו – בשיתוף פעולה עם מדענים מבית-הספר לרפואה של הרווארד וממכון דנה-פרבר לסרטן – כיצד נגיפים מסוימים מתגברים על המערכת החיסונית של חיידקים, ופענחו את המבנה של מולקולה חיסונית חמקמקה המצויה בלב התהליך. שורת גילויים זו צפויה לקדם את ההבנה של דרכי הפעולה של נגיפים – כולל אלה המסכנים בני-אדם.
הנגיפים שגורמים לחיידקים להפעיל את מנגנוני ההגנה שלהם קרויים פאג'ים. כדרכם של נגיפים, הפאג'ים מחדירים את הדי-אן-אי שלהם לתא החיידק וגורמים לו ליצור עוד ועוד עותקים של עצמם. כאשר התא קורס תחת הנטל, עותקי הפאג'ים החדשים יוצאים מבין שרידיו ועוברים להדביק חיידקים חדשים. אך החיידק אינו חסר הגנה לחלוטין – באמתחתו מערכת חיסונית המסוגלת להיאבק בפולשים.
3 צפייה בגלריה
מימין: ד"ר אהוד הרבסט, ארז ירמיה, ד"ר גיל אמיתי, ד"ר אזיטה לויט, פרופ' רותם שורק וג'רמי גארב. בתחבולות תעשה לך מלחמה
(צילום: מכון ויצמן למדע)
מחקר קודם שהתבצע במעבדתו של פרופ' שורק חשף שמקטע חלבון הקרוי TIR מזהה את חדירת הפאג' לחיידק. עם זיהוי הפלישה, מיוצרת מולקולת איתות מסתורית שמובילה לתגובת שרשרת חיסונית ולבלימת המתקפה הנגיפית. מקטע TIR התגלה בעבר במערכות חיסוניות של צמחים ובעלי-חיים, וקבוצת המחקר של פרופ' שורק הייתה הראשונה לחשוף מקטע זה בחיידקים ואף לשפוך אור על אופן פעולתו. אף שהיה זה צעד חשוב בהבנת מערכת זאת, המבנה של מולקולת האיתות החמקמקה שמייצרת את התגובה החיסונית – נותר בלתי מפוענח.
עוד כתבות במסע הקסם המדעי, מכון ויצמן למדע:
התנגשות בחלל העמוק
הפטריות שמסתתרות בתוך גידולים סרטניים
החיים בכיס הקטן
במחקר החדש, גילו במעבדתו של פרופ' שורק, בהובלת ד"ר אזיטה לויט, ארז ירמיה וד"ר גיל אמיתי, כיצד מתגברים הפאג'ים על החסינות שמספק מקטע TIR. כאשר המדענים בחנו את יכולת ההדבקה של פאג'ים הדומים זה לזה, הם הופתעו לגלות שכמה מהם הצליחו לחמוק מחומת ההגנה שהציב TIR. כאשר בחנו המדענים את הפאג'ים המנצחים, הם גילו גן מסוים שהיה משותף לכולם: גן אשר מקודד לחלבון שמנטרל את המערכת החיסונית של החיידקים, וכך מאפשר לפאג'ים לצאת כשידם על העליונה. כאשר ניגשו המדענים לחקור את החלבון עצמו – שאותו כינו Tad1 – הם גילו שביכולתו לחטוף, פשוטו כמשמעו, את מולקולת האיתות. "החלבון הנגיפי לא מותיר למערכת החיסונית החיידקית שהות להבחין בכלל במולקולת האיתות, ו'בולע' אותה בזריזות מיד עם הפקתה", אומר פרופ' שורק. "מנגנון התחמקות חיסוני שכזה לא נצפה לפני כן מעולם באף נגיף".
קבוצת המחקר הסיקה שייתכן שיוכלו לנצל את הימצאותה של המולקולה החמקמקה בשבי הפאג'י, כדי 'לחזות' בה לראשונה. יחד עם שותפיהם מאוניברסיטת הרווארד – פרופ' פיליפ קרנזוש ואלן לו – פענחו המדענים, בכלים קריסטלוגרפיים, את המבנה המרחבי של החלבון הנגיפי, ובתוכו גילו את המולקולה. "אנחנו במצוד אחר המולקולה החיסונית הזאת כבר כמה וכמה שנים", אומר פרופ' שורק. "למרבה האירוניה, לא היינו יכולים להבין את ההרכב הכימי שלה בלי עזרת הפאג'".
הבנה מעמיקה יותר של אופן הפעולה של נגיפים שתוקפים חיידקים, והדרך שבה נגיפים אלה מסתגלים ומתפתחים במטרה להערים על המערכת החיסונית של חיידקים, יכולה לסייע בזיהוי מנגנונים דומים בנגיפים אשר תוקפים בני-אדם. "גילינו דרך חדשה שבה נגיפים מסוגלים להשבית מערכות חיסוניות שמבוססות על מולקולות איתות", מסכם פרופ' שורק. "המנגנונים החיסוניים האלה אינם בלעדיים לחיידקים – הם קיימים בתאים של צמחים, וכן בתאי גוף האדם. לפיכך, לא נופתע אם נגיפים התוקפים אותנו משתמשים באותן השיטות כמו החלבון שמצאנו בפאג'ים". אם זה אכן המקרה, לממצאים אלה עשויות להיות השלכות ישירות על יכולתנו להגן על עצמנו מפני נגיפים מתוחכמים הזוממים להערים על המערכות החיסוניות שלנו.
3 צפייה בגלריה
צמד חלבוני Tad1 ומולקולות האיתות שהתגלו לכודות בתוכם
(איור: מסע הקסם המדעי, מכון ויצמן למדע)
במחקר השתתפו גם ג'רמי גארב וד"ר אהוד הרבסט מקבוצתו של פרופ' שורק במכון; ד"ר בנג'מין ר. מורהאוס, ד"ר סמואל ג'. הובס וסיידי פ. אנטיין מבית-הספר לרפואה של אוניברסיטת הרווארד וממכון דנה-פרבר לסרטן; וד"ר ג'ן-יו ג'. סון ממכון דנה-פרבר לסרטן.
