מנגנון הדבקה שהתגלה זה עתה מאפשר לנגיף להדביק גם תאים חסרי קולטן ספציפי, כגון תאי עצב
נגיף הקורונה ששינה את חיינו בשנים האחרונות חודר לתאי גופנו ומדביק אותם דרך קולטן הנקרא ACE2. עד לאחרונה, זה היה אחד הדברים העיקריים שידענו על נגיף זה. אך כעת הראו חוקרים ממכון פסטר בצרפת כי הנגיף יכול להדביק גם תאי עצב, שאינם מצוידים בקולטן זה, דרך ננו-צינוריות המיוצרות על ידי התאים. בדרך זו, נגיף הקורונה מצא לעצמו מסלול העוקף את המסלול ההדבקה הרגיל.
מתגנבים דרך הצינורות
כדי לשכפל את עצמם ולהתרבות, נגיפים מדביקים תאים חיים ומשתמשים במשאבים ובמנגנונים שלהם. לשם כך הם צריכים לחדור לתוך התאים האלה. הדרך הרגילה שבה נגיפים עושים זאת היא יצירת קשר בין חלבוני המעטפת שלהם לבין קולטנים על גבי התא המארח. לדוגמה, נגיף הקורונה האחראי למגפה של השנים האחרונות (SARS-CoV-2) נכנס לתאים באמצעות קישור לקולטן ACE2 שעל פני התאים. לאחר שהקשר נוצר, הנגיפים משתמשים במגוון מנגנונים כדי להחדיר את החומר הגנטי שלהם לתאים ולהשתכפל בתוכם. אחרי השכפול, הנגיפים החדשים פורצים החוצה מהתאים שהודבקו ומדביקים תאים נוספים. אולם מחקר חדש מראה שנגיף הקורונה מסוגל להדביק תאי עצב גם במסלול אחר, העוקף את הצורך בקולטן.
בשנת 2009 התגלה שנגיף ה-HIV, הגורם לאיידס, מסוגל לעבור בין תאים דרך צינוריות דקיקות, הקרויות ננו-צינוריות ממברנליות. מבנים אלה, הנוצרים בתאים באופן טבעי, מחברים בין תאים ואברונים, חלבונים ו-RNA יכולים לעבור דרכם מתא לתא. כיום עדיין לא ברור איזו תועלת התעלות מביאות לתאים, והמחקר לגביהן נמצא עדיין בחיתוליו.
מאז 2009 התגלו עוד כ-25 נגיפים ממשפחות שונות שעוברים בין תאים דרך ננו-צינוריות. אבל עד כה, לא נמצא כי נגיפים ממשפחת הקורונה משתמשים במנגנון המעבר הזה.
הדבקה בנגיפי קורונה: לא רק באמצעות הקולטן
נגיף הקורונה המככב בחיינו בשנים האחרונות אופיין בתחילה כנגיף הגורם בעיקר למחלת ריאות. אך בשנתיים האחרונות התברר שהוא גורם גם תופעות נוירולוגיות, כגון אובדן חושי הטעם והריח, כאבים, פרכוסים, בעיות קוגניציה ועוד. כמה מהתופעות האלה מופיעות כבר בשלב המחלה החריפה ואחרות בשלב מאוחר יותר (Long COVID), ולכמה מהן יש מאפיינים אוטואימוניים. הפגיעה בחוש הריח נובעת כנראה מדלקת שמקורה בפגיעה בתאים הנמצאים בסביבת תאי עצב הריח. הועלתה השערה שתאי העצב עצמם אינם נדבקים בנגיף ואינם נפגעים, משום שאינם מצוידים בקולטן שהנגיף משתמש בו כדי להדביק תאים.
נגיף הקורונה מדביק תאים אחרים באמצעות הצינוריות, צילום מיקרוסקופ תלת מימד | מקור: Anna Pepe, Institut Pasteur
כּיארה זורזולו (Zurzolo) ממכון פסטר בצרפת, מומחית עולמית לננו-צינוריות, החליטה לבדוק אם נגיף הקורונה מסוגל להדביק תאי עצב חסרי הקולטן ACE2 דרך ננו-צינוריות. תוצאות המחקר פורסמו בכתב העת המדעי Science Advances. זורזולו ועמיתיה גידלו תאי עצב אנושיים בתרבית ווידאו שהתאים אכן אינם נדבקים כאשר מוסיפים לתרבית נגיפי קורונה – בניגוד לתאי אפיתל, שיש להם קולטן ACE2 ואשר נדבקים בנגיפים אלה בקלות.
אך כאשר החוקרים הדביקו תאי אפיתל בנגיפי קורונה וגידלו אותם בתרבית עם תאי העצב, חלבונים ו-RNA של הנגיף הופיעו בכרבע מתאי העצב לאחר 24 שעות, וב-42 אחוזים מתאי העצב לאחר 48 שעות. החוקרים חזרו על הניסוי בנוכחות נוגדן המונע הדבקה של הנגיף דרך הקולטן, וגילו כי תאי העצב עדיין נדבקו בנגיף מתאי האפיתל. לעומת זאת, כאשר לקחו תאי אפיתל לא-מודבקים וחשפו אותם לנגיף בנוכחות הנוגדן, התאים לא נדבקו. כלומר: הנגיף אכן מדביק את תאי האפיתל דרך הקולטן ACE2 – אבל הוא מדביק את תאי העצב באמצעות מנגנון אחר.
צילום בזירת הפשע
החוקרים בדקו אפוא אם מנגנון ההדבקה האחר הזה הוא אכן כניסה דרך ננו-צינוריות. לשם כך צילמו את התרבית של תאי אפיתל ותאי עצב מודבקים בנגיף קורונה באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי. כדי לזהות בתמונות את חלבוני הנגיף או את ה-RNA שלו, החוקרים החדירו לתאים נוגדנים המסומנים בצבע פלואורסצנטי (זוהר). נוגדנים אלה מזהים באופן ייחודי את החלבונים או ה-RNA הנחקרים, ולכן הצבע הפלואורסצנטי מופיע בתא במיקום שבו נמצאים החלבונים או ה-RNA האלה. בתמונות ראו כי התאים מחוברים אלה לאלה בננו-צינוריות, וכי חלבוני הנגיף נמצאים בתוכן. שיעור תאי האפיתל המייצרים ננו-צינוריות גדל פי שלושה – מ-15 אחוזים לכ-45 אחוזים – בעקבות ההדבקה. ממצא זה מעיד כי מערכות תאיות המופעלות על ידי הנגיף מעודדות יצירת ננו-צינוריות.
הרזולוציה של מיקרוסקופ פלואורסצנטי אינה גבוהה מספיק כדי לקבוע בוודאות אם מה שעובר בננו-צינוריות הוא נגיפים שלמים או רק חלבוני הנגיף. כדי להגיע לרזולוציה גבוהה יותר, החוקרים השתמשו בטכנולוגיה הנקראת מיקרוסקופיית אור ואלקטרונים מתואמת בהקפאה (Cryo-Correlative Light and Electron Microscopy, Cryo-CLEM). בשיטה זו מקפיאים במהירות את התרבית ומצלמים אותה, תחילה במיקרוסקופ פלואורסצנטי – כך מאתרים את האזורים המבוקשים בתא – ולאחר מכן במיקרוסקופ אלקטרונים. לבסוף מזהים את האלמנטים המופיעים בתמונת מיקרוסקופ האלקטרונים על פי הצילום הפלואורסצנטי. בשיטה זו החוקרים זיהו נגיפי קורונה, עם המבנה האופייני של כתר חלבון הספייק, על גבי הצד החיצוני של הצינוריות וכן בתוך הצינוריות. נוסף על כך, הם זיהו "מפעלי שכפול" של הנגיף בתוך הצינוריות. אם כן, לנגיף יש לפחות שלוש דרכים שונות לעבור מתא לתא דרך הצינוריות – בשלמותם, כחלבונים נפרדים ובאמצעות מפעלי שכפול הנמצאים בתוך הצינוריות – נוסף על מסלול ההדבקה הרגיל.
שיטת צילום בהקפאה גילתה חלקיקי נגיף קורונה (בכחול כהה) על גבי הצינורית וגם בתוכה | מקור: Anna Pepe, Institut Pasteur
לפני חודשים אחדים פורסם מחקר שנערך באוגרים, שהראה כי בחיות אלה נגיפי הקורונה מדביקים כמעט אך ורק את תאי האפיתל באף. החוקרים שיערו לפיכך שהפגיעה בתאים אלו היא הגורמת לפגיעה בחוש הריח אצל חולי קורונה. אולם עיון בנתונים מהמאמר מראה ש-6 אחוזים מתאי העצב של האוגרים הכילו את הנגיף, אף שבתאים אלה לא קיים הקולטן ACE2. ואם נחזור לבני אדם, נגיף הקורונה נמצא גם בנוזל חוט השדרה של חולי קורונה ובדגימות מוח של חולים שמתו מקורונה. מחקרה של זורזולו מצביע על מנגנון אפשרי שבו תאי עצב נדבקו בנגיף אף שהקולטן הפועל כ"שער הכניסה" הרגיל של הנגיף אינו קיים בהם.
המחקר הנוכחי בוצע בתרביות תאים, ודרושים מחקרי המשך בבעלי חיים ובדגימות ביופסיה של חולים כדי לגלות אם המנגנון הזה משמש את הנגיף גם במהלך המחלה. אם הנגיף אכן מדביק תאים בגוף האדם באמצעות המנגנון הזה, יש לכך חשיבות רבה מבחינת מהלך המחלה: אם הנגיף עובר בין תאים באמצעות ננו-צינוריות, הוא אינו נחשף לדם או לנוזל הבין-תאי וכך חומק מהנוגדנים שמייצרת מערכת החיסון.
אם נבין טוב יותר את מנגנוני הייצור של הננו-צינוריות וכיצד הנגיף עובר דרכן, נוכל לפתח תרופות שיעזרו למנוע הדבקה של תאי עצב ותאים חסרי קולטן אחרים, לצמצם את המעבר של הנגיף ישירות מתא לתא ולהגביר את החשיפה שלו לנוגדנים שמחוץ לתאים.
