מה מדענים יודעים על המנגנונים הפנימיים של מחולל המחלה שהדביק את העולם? הקורונה בתמונות
מול שלל התעלומות שנותרו לגבי נגיף הקורונה החדש ומחלת COVID-19 שהוא מחולל, מדענים יצרו מצבור מדהים של ידע מפורט, בתוך זמן קצר להדהים.
ייתכן שאלפי סוגים שונים של נגיפי קורונה מאכלסים את עולמנו. ארבעה מהם אחראים לרבים ממקרי ההצטננות. שניים נוספים כבר הציתו התפרצויות מדאיגות של מגפות: ב-2002 גרם נגיף ממשפחת הקורונה למחלת הסארס (תסמונת נשימתית חריפה חמורה: Severe Acute Respiratory Syndrome), שהרגה יותר מ-770 איש ברחבי העולם, וב-2012 חולל זן אחר את תסמונת MERS (תסמונתת נשימתית מזרח תיכונית: Middle East Respiratory Syndrome), שגבתה יותר מ-800 קורבנות. הסארס גוועה בתוך כשנה; ה-MERS עדיין איתנו.
נגיף הקורונה החדש ביותר, SARS-CoV-2, חולל מגפה עולמית הרבה יותר קטלנית, בין השאר כי אחרי שהוא מדביק אדם הוא יכול להישאר נסתר עוד זמן רב. אדם שנדבק בנגיף הסארס לא הדביק אחרים עד שחלפו בין 24 ל-36 שעות מתחילת התסמינים, כגון חום ושיעול יבש; אנשים שחשו ברע יכלו כך להיכנס לבידוד לפני שהספיקו להעביר את המחלה לאחרים.
אבל אנשים שחלו ב-COVID-19 יכולים להעביר את הנגיף עוד לפני שהם מפגינים תסמינים ברורים. מכיוון שהם לא מרגישים חולים, גברים ונשים שנדבקו ממשיכים לעבוד, לנסוע, לצאת לקניות, לאכול בחוץ ולחגוג במסיבות, וכל אותו זמן הם נושפים נגיפי קורונה למרחב האווירי של האנשים סביבם.
היכולת של נגיף להישאר בלתי מזוהה בתוך הגוף למשך זמן כה רב נובעת בחלקה מכך שהנגיף מייצר חלבונים שמעכבים את אותות המצוקה שמערכת החיסון שלנו אמורה להשמיע. בינתיים תאי ריאה מתים והנגיף מתרבה בחשאי. כשמערכת החיסון כבר שומעת את הקריאה, היא עלולה להיכנס להילוך גבוה מדי, ולחנוק בדיוק את אותם תאים שהיא מנסה להציל.
האיורים המופיעים בכתבה, מציגיםהסברים מפורטים ומעודכנים של היידע שנצבר עד אמצע חודש מאי, על האופן שבו SARS-CoV-2 מתגנב לתוך תאים אנושיים, מייצר עותקים של עצמו ופורץ החוצה כדי לחדור לתאים רבים נוספים, וכך מרחיב את הזיהום. נראה איך מערכת החיסון מנסה בדרך כלל לנטרל חלקיקים נגיפיים, וכיצד CoV-2 מסוגל לחסום את הצעד הזה. אנחנו מסבירים אחדות מיכולותיו המפתיעות של הנגיף, כגון יכולתו להגיה עותקים חדשים של הנגיף בעת היווצרם, כדי למנוע מוטציות שעלולות להרוס אותם. ואנחנו מראים איך תרופות וחיסונים עשויים בכל זאת להתגבר על הפולש.
מאחר שווירולוגים ממשיכים ללמוד את המנגנונים הללו, האיורים יתעדכנו באופן שוטף באתר "סיינטיפיק אמריקן". ככל שנדע יותר, כך יגברו סיכוייו של המין האנושי לנצח.
חלקיק נגיפי של SARS-CoV-2 שנסחף לתוך אפו או פיו של אדם מגיע לקוטר של כ-100 ננומטר (מיליארדיות המטר) – אפשר לראות אותו רק במיקרוסקופ אלקטרונים. זוהי מעטפת כדורית של חלבונים בתוך קרום שומני (באיור- חתך רוחב) שמגן על גדיל מפותל של RNA – מולקולה הנושאת את הצופן הגנטי של הנגיף. חלבונים המכונים "S" יוצרים זיזים שבולטים מפני השטח ונאחזים בתאים האנושיים, הגדולים מאות מונים מהם, כך שהנגיף יכול להשתחל פנימה. צורת הכתר, או "קורונה", העניקה לנגיף את שמו. חלבונים מבניים – N, M, ו-E – נעים לתוך התא, שם הם מסייעים לוויריונים חדשים להיווצר.
חלקיק SARS-CoV-2 חודר לאפו או לפיו של אדם ומרחף בדרכי הנשימה עד שהוא מתחכך בתא ריאה שיש קולטן ACE2 על פניו. הנגיף נקשר לתא הזה, משתחל לתוכו ומשתמש במנגנוני התא על מנת לייצר עותקים של עצמו. הנגיפים החדשים פורצים החוצה, כשהם משאירים אחריהם תא מת, ופולשים לתוך תאים נוספים. תאים שנדבקו שולחים אותות מצוקה למערכת החיסון במטרה לנטרל את מחוללי המחלה או לחסל אותם, אולם הנגיפים יכולים לסכל את האותות או ליירט אותם, וכך לקנות לעצמם עוד זמן להתרבות בקנה מידה רחב לפני שהאדם יראה תסמינים.
מעבדות מסחריות ואוניברסיטאיות חוקרות יותר ממאה תרופות שונות למלחמה ב-COVID-19, המחלה שמחולל נגיף ה-SARS-CoV-2. רוב התרופות לא יהרסו את הנגיף ישירות, אלא יפריעו לו במידה מספקת כדי לאפשר למערכת החיסון של הגוף לטהר את הזיהום. ככלל, תרופות נגד נגיפים חוסמות את יכולתו של הנגיף להיצמד לתאי הריאה, מונעות מהנגיף להתרבות אם הצליח לחדור לתא, או מחלישות את תגובת היתר החיסונית, שעלולה לגרום לחולים לתסמינים קשים. חיסונים מכינים את מערכת החיסון להילחם מהר וביעילות בהדבקה עתידית.
הגנום של SARS-CoV-2 הוא גדיל של RNA באורך של כ-29,900 בסיסים – קרוב לגבול המרבי עבור נגיפי RNA. לנגיפי שפעת יש כ-13,500 בסיסים, ולנגיפי רינווירוס (rhinoviruses) הגורמים להצטננות יש כ-8,000. (בסיס הוא השם שניתן לתרכובות שהן אבני הבניין של RNA ו-DNA). מכיוון שהגנום גדול כל כך, מוטציות רבות עלולות להתרחש במהלך השכפול ולהזיק לנגיף, אבל SARS-CoV-2 מסוגל להגיה את העותקים שלו ולתקן אותם. תהליך בקרת האיכות הזה נפוץ בתאים אנושיים ובנגיפי DNA, אבל מאוד יוצא דופן בנגיפי RNA. בגנום הארוך הזה יש גם גֵנים משלימים, שאיננו מבינים במלואם, וייתכן שחלקם מסייעים לו להדוף את מערכת החיסון שלנו.
עורך: מרק פישטי
איורים: ורוניקה פלקוניירי-הייז
עריכה גרפית: יאן כריסטיאנסן
ייעוץ: בריט גלאונסינגר (Glaunsinger), וירולוג מולקולרי, אוניברסיטת קליפורניה בברקלי, והמכון הרפואי הווארד יוז.
פורסם במקור בגיליון יולי 2020 של כתב העת "סיינטיפיק אמריקן"
לקריאה נוספת
- Coronaviruses 101: Focus on Molecular Virology. Video lecture by Britt Glaunsinger on YouTube. Posted March 25, 2020.
- Science Forum: SARS-CoV-2 (COVID-19) By the Numbers. Yinon M. Bar-On et al. in eLife, March 31, 2020.
מארכיון סיינטיפיק אמריקן
- The Vaccine Quest. Charles Schmidt; June 2020.
