שיטה שפיתח מדען ישראלי לזיהוי את הקישור בין RNA של הנגיף לזה של התא המאכסן מאפשרת להבין טוב יותר את פעילות הנגיף ואולי גם לפתח תרופות חדשות
צוות מדענים באוניברסיטת קיימברידג', בהובלת החוקר הישראלי עומר זיו, פיתח טכניקה חדשה שמגלה איך נגיף זיקה נקשר למולקולות ה-RNA של התא המאכסן. השיטה מאפשרת להבין טוב יותר כיצד נגיפים משעבדים את התא המאכסן לצורך שכפולם, ויש לה פוטנציאל כבסיס לתכנון תרופות שיחסמו את שכפול הנגיף וימנעו את התפשטותו.
נגיפי RNA כדוגמת נגיף זיקה, אבולה, סארס, ושפעת הם נגיפים שהחומר הגנטי שלהם הוא RNA ולא DNA, בשונה כמעט מכל היצורים החיים – בעלי חיים, צמחים, פטריות וחיידקים. בשל האבולוציה המהירה שלהם, נגיפי RNA משתנים כל הזמן והם האיום הגדול ביותר למגיפה כלל עולמית. בהיעדר חיסונים או תרופות נגד רבים מהם, המחלות שהם גורמים משפיעות משמעותית על בריאות הציבור.
נגיפי RNA הם בעלי חשיבות רפואית רבה. נגיפי זיקה תוקפים תא עצב | איור: Science Photo Library
בתאים שלנו, כמו ברוב עולם החי, ה-DNA נמצא בגרעין והרצף הגנטי שלו כולל הוראות לייצור חלבונים. כשהתא צריך לייצר חלבון מסוים, הוא יוצר עותק של מקטע ה-DNA הרלוונטי, בחומר שונה מעט שנקרא RNA, ומוציא אותו מהגרעין. ה-RNA הזה, המכונה "RNA שליח", משמש את התא בתהליך ייצור החלבונים.
גם החומר הגנטי של נגיפי ה-RNA מקודד לחלבונים ורותם את המנגנונים של התא המאכסן לייצר את החלבונים של הנגיף. מולקולות RNA של הנגיף ושל התא המאכסן יכולות להיקשר זו לזו ישירות באמצעות "זיווג בסיסים" – חיבור בין שני בסיסים של חומצות גרעין שמשלימים זה את זה. באמצעות קישורים אלו הנגיף יכול להשפיע על הנעשה בתא המאכסן ולרתום אותו לצרכיו. אינטראקציות מעין אלו יכולות להיות מטרות לטיפול תרופתי נגד נגיפים, ואכן, אחת התרופות נגד נגיף הצהבת הפטיטיס C שנמצאת כרגע בניסויים קליניים מתקדמים, מירווירסן (Miravirsen), משבשת את זיווג הבסיסים בין ה-RNA של הנגיף לזה של התא.
יעד אפשרי לפיתוח תרופות נגד מחלות נגיפיות. קישור בין שני גדילים של RNA | איור: Shutterstock
זיקה בין מולקולות
הבעיה היא, שקשה מאוד לזהות את האינטראקציות בין מולקולות RNA של הנגיף ואלו של התא. שיטה חדשה, שפיתח צוות בינלאומי של חוקרים בהובלת ד"ר עומר זיו, השוהה באוניברסיטת קיימברידג' בהשתלמות בתר-דוקטורט, יכולה לחשוף בניסוי יחיד את מכלול האינטראקציות בין ה-RNA הנגיפי לבין ה-RNA של התא המאכסן.
"אנחנו יודעים הרבה על אינטראקציות בין חלבונים נגיפיים לחלבונים של התא המאכסן, אך מעט מאוד על אינטראקציות בין RNA נגיפי ו-RNA תאי. אינטראקציות אלו הן לעיתים דינמיות ולא מאוד יציבות- ולכן יש צורך תחילה להקפיא אותן בזמן, ליצור מעין "צילום מסך". אנחנו עושים זאת באמצעות טיפול בכימיקלים זעירים שמדביקים את מולקולות ה-RNA הקשורות זו לזו כך שאינן יכולות להיפרד עוד", הסביר זיו בראיון לאתר מכון דוידסון. "בשלב הבא מבודדים את מולקולות ה RNA הנגיפי ובתהליך הקרוי ריצוף (sequencing) מזהים את נקודות החיבור ביניהן לבין מולקולות ה-RNA התאי".
זיו ועמיתיו השתמשו בשיטה כדי לחקור את הגֶנום של נגיף הזיקה בתוך תאי אדם, וכך חשפו את המבנה שלו ואת האינטראקציות שלו עם סוגים נוספים של RNA שאינם מקודדים לחלבון כמו מיקרו RNA או tRNA ו-RNA גרעיני קטן (small nuclear RNA). הם הצליחו לזהות איך מולקולות RNA נקשרות זו לזו במהלך הדבקה נגיפית ואת מיקומם של קישורים אלו לאורך החומר הגנטי של הנגיף. מידע זה יכול לסייע לחוקרים לתכנן רצפים משלימים שיפריעו לאינטראקציות הללו ויחסמו אותן, עם פוטנציאל טיפולי. לכן השיטה החדשה פותחת פתח לתכנון של דור חדש של תרופות מבוססות RNA נגד נגיפים.
"בעזרת השיטה החדשה אנו יכולים להבין איך מולקולות RNA נגיפי ו-RNA תאי ׳מדברות׳ זו עם זו. "השיטה מאפשרת לנו ללמוד את דרכי הפעולה של נגיפי RNA, להבין את מבנה הגנום שלהם ולהסיק כיצד הם רותמים את התא המאכסן לצרכיהם", סיכם זיו. "את האינטראקציות בין הנגיף לתא המאכסן אפשר לשבש, והכרות טובה עמן יכולה לשמש בסיס לפיתוח תרופות אנטי-נגיפיות. לכן לכל אינטראקציה חדשה יש פוטנציאל טיפולי. המידע שהשיטה מספקת פותח פתח לדרך חדשה שבה אפשר להפריע לנגיפי RNA בעודם משתכפלים בתוך התא המאכסן, והיא יכולה לעבוד בסוגים שונים של נגיפים ושל תאים מאכסנים".
