חיידק מהונדס לטיפול במחלה נגיפית?

סלמונלה הוא חיידק המוכר כמחולל מחלות מעיים. לחיידק הוכנס אנזים הפוגע בנגיף ציטומגלווירוס

ציטומגלווירוס (Cytomegalovirus ובקיצור CMV), הוא נגיף DNA המשתייך למשפחת נגיפי ההֶרפֶּס. CMV עלול לגרום למחלות קלות באנשים שהם בדרך-כלל בריאים, למשל למחלה דומה למחלת הנשיקה (Infectious mononucleosis - הנגרמת על ידי נגיף Epstein Barr הנמנה עם אותה משפחה) המתבטאת בעייפות ממושכת, חום לא גבוה, כאב גרון, שרירים דואבים והתנפחות של קשריות הלימפה. במרבית המודבקים אין כלל סימני מחלה, אך כמו נגיפי הרפס אחרים, הוא אינו מסולק מהגוף אלא נשאר במצב רדום ומחכה להזדמנות... למשל בעת שינוי של ממש במצב החיסוני של הפונדקאי. שינוי כזה יכול להתרחש למשל לאחר השתלת איברים (והטיפול לדיכוי המערכת החיסונית הכרוך בכך) או לאחר הדבקה בנגיף HIV (הגורם לאיידס). בפגועי מערכת חיסון וביילודים שעלולים לקבל את הנגיף מהאֵם - אִם נדבקה במהלך ההריון, CMV עלול לגרום לפגיעות קשות ואף למוות. ביילודים ששרדו את המחלה עלולים להתפתח פיגור שכלי או חרשות שיתבטאו מספר שנים (לרוב שנתיים או שלוש) לאחר ההדבקה.

צוות חוקרים, בראשות הווירולוג פיונג ליו (Liu) והבקטריולוג סנגווי לו (Lu), מביה"ס לבריאות הציבור של אוניברסיטת קליפורניה בברקלי, הצליח לפתח תכשיר תרופתי יעיל כנגד הנגיף, תכשיר הניתן דרך הפה, ולא בהזרקה. התכשיר מבוסס על אנזים RNA מיוחד (ריבוזים) המגיע לתאים המודבקים באמצעות נשא לא שגרתי - חיידק Salmonella מהונדס. התכשיר נוסה בינתיים בהצלחה בעכברים.

חיידקי Salmonella typhimurium
צילום: Volker Brinkmann, Max Planck Institute for Infection Biology, Berlin, Germany, Plos Biology

הריבוזים, RNase P, המוכר היטב מחיידק המעיים Escherichia coli, הוא אנזים טבעי במקורו, ומורכב משילוב של חלבון ו-RNA (ה-RNA מהווה את החלק הקטליטי - הפעיל). ל- RNase P תפקיד חשוב בעיבוד הסופי של מולקולות ה-transfer RNA ממולקולות המוצא שלהן, שהן מולקולות RNA ארוכות יותר. הריבוזים מזהה את מולקולות המטרה שלו בהתאם לרצף שלהן, שהרצף המשלים לאתר המטרה מהווה חלק מהריבוזים (והוא מכונה EGS - external guide sequence), ואז חותך אותן במקום המתאים - וכך נוצרות מולקולות ה-tRNA הבשֵלות. ליוּ שינה ריבוזים כזה כבר לפני כעשר שנים, כאשר החליף את תוכן ה-EGS, ב-13 נוקלאוטידים של רצף משלים לגנים של הנגיף CMV, והראה במבחנה כיצד הריבוזים מפחית את ביטוי הגנים הנגיפיים בתאים בתרבית, ובשל כך מעכב משמעותית את שכפול הנגיף.

כדי שהאנזים המהונדס יוכל לפעול כנגד הנגיף יש צורך להביאו לתוך התאים המודבקים. כאן נכנס הבקטריולוג לוּ לתמונה עם זן מוחלש של החיידק Salmonella typhi, המשמש לחיסון כנגד מחלת טיפוס הבטן (וראו לקריאה נוספת). לחיידקי S. typhy יתרון חשוב על פני זני סלמונלה אחרים בכך שהם עמידים לחומציות של הקיבה, ולכן אפשר לבלוע אותם מבלי שיומתו. הוא גם מסוגל לחדור לתוך תאים מסוימים. ליתר ביטחון פגעו בחיידקים ביכולת החלוקה שלהם בתוך התאים (עדיין אפשר לגדל אותם בתנאי מעבדה). לוּ החדיר לחיידקים פלסמיד עם הגנים המקודדים יצירת ריבוזים, והראה שהם חודרים לתאי אדם בתרבית, המודבקים ב-CMV, ומונעים את שכפול הנגיף.

כעת התעורר הצורך לבדוק את פעילות החיידקים המהונדסים על בעלי חיים, כשלב מקדים לבדיקת פעילותם בבני אדם. מאחר שחקרו בעכברים, השתמשו החוקרים בפלסמיד ובו RNase P שבו רצף משלים ל-RNA של הנגיף העכברי Murine CMV (ובקיצור MCMV).

שלוש קבוצות של עכברים הודבקו ב-MCMV. קבוצה אחת הואכלה בחיידקים המכילים פלסמיד עם הריבוזים התקין ואילו הקבוצה השנייה, קבוצת הביקורת הראשונה, הואכלה בחיידקים המכילים פלסמיד עם ריבוזים פגום. הקבוצה השלישית לא טופלה בחיידקים כלל. כל עכברי הקבוצה המטופלת נשארו בחיים לאחר 50 יום מההדבקה בנגיף, לעומת העכברים בשתי קבוצות הביקורת שלא שרדו מעבר ל-25 ימים. נוסף על כך כמות נגיפי MCMV שנמצאה בעכברים המטופלים היתה נמוכה פי כ-600-400 יחסית לנגיפים בעכברי קבוצות הביקורת.

השלב הבא יהיה לבדוק אם החיידקים המהונדסים אכן מסוגלים "לטפל" ב-CMV בבני אדם. החוקרים מדגישים שהשימוש בחיידקים, שאותם מגדלים במצעי גידול שגרתיים, הרבה יותר חסכוני ובטוח יחסית לגידולם של נגיפים שאותם אפשר לגדל רק בתרביות של תאים (שמזדהמות לפעמים על-ידי נגיפים אחרים - ראו לקריאה נוספת). הכוונה להשתמש בחיידקים כאלה לא רק לטיפול במחלות נגיפיות, אלא גם לטיפול במחלות סרטניות (כפי שדיווחנו במדור זה בעבר) ובמחלות נוספות.

לקריאה נוספת
המאמרים המקוריים:

Yong Bai, Hao Gong, Hongjian Li, Gia-Phong Vu, Sangwei Lu , and Fenyong Liu (2011), Oral delivery of RNase P ribozymes by Salmonella inhibits viral infection in mice, PNAS 2011 108 (8): 3222-3227;

Trang P, Kilani A, Lee J, Hsu A, Liou K, Kim J, Nassi A, Kim K, Liu F. (2002), RNase P ribozymes for the studies and treatment of human cytomegalovirus infections. J Clin Virol. Suppl 2:S63-74.

דרור בר-ניר, "על מחלת טיפוס הבטן ונשאים תמידיים שאינם חולים", "גליליאו" 136 (2009);

דרור בר-ניר, "חיידקים נגד סרטן", "גליליאו" 146 (2010);

דרור בר-ניר, בוטל האיסור לשימוש בתרכיב Rotarix נגד נגיף ה-Rota בגלל הזיהום בנגיף אחר. בבלוג  (2010)

פורסם במקור ב"גליליאו" גיליון 152, עמ' 21-20, אפריל 2011.