מגפה מלאכותית: חוקרים יצרו מחלת פְּרִיוֹנים חדשה

מחלות הפְּרִיוֹנִים (prions) הגיעו לכותרות בשל בהלת מחלת "הפרה המשוגעת" בשנות השמונים והתשעים של המאה ה-20. מחלות הפְּרִיוֹנים הן מחלות ניוון עצביות; סימן ההיכר העיקרי שלהן הוא נזק למבנה המוח, הנעשה נקבובי ומחורר בדומה לספוג. למחלות פְּרִיוֹנים אין טיפול כיום, ולכן חשוב לחקור מה גורם להן וכיצד הן מתפתחות. במחקר חדש יצרו החוקרים פְּרִיוֹן מלאכותי במעבדה ובדקו כיצד הוא מתרבה והורס את המוח לעומת פְּרִיוֹן טבעי. החוקרים למדו כיצד פריונים נוצרים ומתרבים ומה סוגי הנזק הנגרם למוח. מחקר זה עשוי להוביל לפיתוח טיפולים חדשים.

פְּרִיוֹן מלאכותי במעבדה

מחלת הפְּרִיוֹנים השכיחה ביותר באדם היא מחלת קרויצפלד-יעקב. שלא כמו מחלות ניוון עצביות שכיחות יותר,כמו אלצהיימר ופרקינסון, מחלות הפריונים הן מידבקות. בניגוד למחלות הנגרמות מחיידקים או מנגיפים, מחלות הפריונים נגרמות על ידי חלבון עמיד במיוחד, שאינו נהרס גם בבישול, ולכן אכילת בשר נגוע גורמת להידבקות במחלה. החלבון הפגום מסוגל לקשור את החלבון התקין ולשנות גם את צורתו לצורה הפגומה. עם זאת, גורם ההדבקה העיקרי בעשורים האחרונים הוא טיפולים רפואיים, כגון השתלות או ניתוחי מוח עם ציוד לא נקי.

החוקרים המנסים לפענח את המנגנונים של מחלות פְּרִיוֹנים מתמודדים עם אתגרים רבים, בהם נדירוּת המחלות בבני אדם ומשך הדגירה הממושך שלהן שיכול להגיע לעשרות שנים. קבוצת המחקר של ג'ירי סאפאר (Safar) ושותפיו מאוניברסיטת קייס וסטרן ריזרב באוהיו פיתחה פריון מלאכותי כדי לחקור כיצד הפריונים נוצרים, מתרבים והורסים את המוח. המחקר פורסם בכתב העת Nature Communications.

במחלת קרויצפלד-יעקב החלבון התקין נקרא PrPc. הוא מתבטא באופן טבעי במוח, ונמצא על הצד החיצוני של תאי העצב. עדיין לא ברור לחלוטין מה תפקידו הרגיל, אך מחקרים אחרונים מרמזים על תפקידים בהתמיינות ובחלוקת תאים במוח וכן בתנועה שלהם. נוסף על כך, ייתכן שיש לו תפקיד גם בשמירה על שכבת המיאלין השומנית העוטפת שלוחות של תאי עצב. החלבון הפגום (PrPSc) שונה בצורתו מהחלבון התקין והוא עמיד מאוד בפני טמפרטורות גבוהות, חומציות-יתר ועוד.

מחקרים על פְּרִיוֹנים של מכרסמים, ובכלל זה פְּרִיוֹנים מלאכותיים של עכברים, לימדו אותנו רבות על המחלה ואף הובילו לניסויים רפואיים בבני אדם. אולם ניסויים אלו נכשלו, כנראה משום שצורת המחלה באדם שונה מאשר אצל מכרסמים.

כדי ליצור פְּרִיוֹן מלאכותי של אדם במעבדה, ביטאו החוקרים את החלבון התקין בחיידקים והפיקו אותו מהם. לאחר מכן הוסיפו לחלבון הנקי כמות קטנה מאוד (0.5 אחוז) של פריון מחולה קרויצפלד-יעקב. התברר שהפריון החדש שיצרו בדרך זו שונה בצורתו מהפריון המקורי מחולה. כמו כן, גילו החוקרים שליצירת הפריון דרושה תוספת של מולקולה ממשפחת הגנגליוזידים, שהם נגזרות של חומצות שומן המשתתפות בבניית קרומי התא, וייתכן שהם מעורבים גם בהתקדמות מחלת אלצהיימר. ייתכן שהמולקולה דרושה גם לַשינוי המוביל לצורת הפריון באדם, אך החוקרים לא המשיכו לחקור בכיוון זה.

מחלות מורכבות יותר ממה שחשבנו. סריקות מוח של חולה במחלת הפריונים קרויצפלד-יעקב | מקור: Science Photo Library

פְּרִיוֹן טבעי לעומת מלאכותי

בשלב הבא החוקרים לקחו עכברים שהונדסו גנטית כך שיבטאו במוחם את חלבון הפריון של האדם, והזריקו למוחם את הפריון המלאכותי או פריון קרויצפלד-יעקב המקורי שהופק מחולה והשוו את יכולת השכפול של שני הפריונים ואת הנזק לעכברים. שני הפריונים הדביקו את העכברים וגרמו למחלה קטלנית. שימוש בתמציות מוח מעכברים אלה הדביק עכברים נוספים, מה שהוכיח שהפריון המלאכותי, כמו הפריון המקורי, מתרבה ומידבק. בנוסף, בדיקות ביוכימיות גילו, כי תמציות המוח של עכברים שהודבקו בפריון המלאכותי הכילו פי 100 עד פי 1,000 יותר פריונים פעילים מאשר תמציות המוח של עכברים שהודבקו בפריונים שנלקחו מחולה. כלומר, די בכמות קטנה פי 100 עד פי 1,000 של תמצית מוח ובה פריון מלאכותי לעומת הפריון המקורי כדי להדביק במחלה.

באופן מפתיע, כאשר לקחו תמצית מוח של עכברים שהודבקו בפריון המקורי מאדם והדביקו עכברים אחרים, מקצת העכברים פיתחו תסמינים בתוך 80 ימים ומתו ימים אחדים אחר כך, ואילו אחרים פיתחו תסמינים רק לאחר 160 ימים, ומתו לאט יותר. מסקנת החוקרים הייתה, שבפריונים של אדם יכולים להתפתח תתי-זנים שונים בעלי יכולת הדבקה והתקדמות מחלה שונה – תופעה שתוארה בעבר רק בתרביות תאים ובפריונים של עכברים.

לבסוף, החוקרים השוו את הנזק המוחי שנגרם לעכברים השונים מהפריון המלאכותי ומשני תתי הזנים של הפריון המקורי שהתקבלו בניסוי. בעוד שכל אחד משלושת הפריונים גרם לנזק רב למוח, כל תת-זן גרם לנזק באזורים אחרים במוח. הפריון המלאכותי גרם לנזק הנרחב ביותר. החוקרים ציינו במיוחד את הנזק לאזור CA3 בהיפוקמפוס – אזור האחראי במידה רבה על למידה וזיכרון, ונפגע גם במחלה ניוונית הדומה למחלה פריונית – מחלת אלצהיימר.

מחלות פריונים – מורכבות יותר משחשבנו

ממצאי המחקר תומכים בהשערה שמחלות פריונים מורכבות בהרבה מכפי שחשבו בתחילה. אף שגורם המחלה הוא חלבון יחיד, יכולים להיווצר תתי-זנים שונים של חלבון זה, בהתאם לתנאים שבהם נוצר הפריון. תתי-הזנים מתרבים באופן שונה ואף גורמים לנזק שונה. החוקרים טוענים שהשיטה והמודל שפיתחו יסייעו לנו להבין כיצד מחלות הפריונים מתפתחות, וכך יסייעו בפיתוח טיפולים מתאימים. עם זאת, יש לקוות שהם לא יביאו עלינו את אפוקליפסת הזומבים.