החזרה לחיים של פניקס - נגיף רטרו קדום

ההישג המדעי המרשים מלווה בחשש מ"בריחת" הנגיף מהמעבדה למרות אמצעי הבטיחות הקפדניים

רטרו-וירוסים הם קבוצה של נגיפי RNA בעלי מחזור חיים ייחודי שכולל השתלבות כ-DNA בגנום של המאכסן. כדי לעשות זאת עליהם לייצר, לאחר חדירתם לתא המאכסן, העתק DNA של עצמם. הם עושים זאת באמצעות אנזים מיוחד, המתעתק DNA לפי תבנית של RNA (ולכן הוא מכונה האנזים המתעתק לאחור - reverse transcriptase), המשתלב בגנום של התא. במצב זה הוא מכונה פרו-וירוס. בהמשך מיוצרים מהפרו-וירוס העתקי RNA חדשים של הנגיף ושל חלבוני הנגיף, ואז נוצרים נגיפים חדשים. אלו יוצאים מהתא המאכסן (תוך כדי גרימת נזק לתא ולפעמים אף למותו) ו"מחפשים" תאי מאכסן חדשים. חלק מהנגיפים הללו גורמים למחלות בבעלי חיים שונים. באדם מוכרים הנגיפים HTLV, הגורם ללוקמיה של תאי T (ATL - adult T-cell Leukemia) ו-HIV, הגורם לאיידס.

 

מבנה כללי של נגיף רטרו ותרשים של הגנום של הנגיף
LTR - הרצפים שאחראים לאינטגרציה של הנגיף לתוך ה-DNA של המאכסן. ה-LTR השמאלי משמש גם כקדם (מקום תחילת התעתוק - Promoter)
GAG - חלבוני המבנה של הקופסית הנגיפית
POL - האנזימים האחראיים לייצור ה-DNA מה-RNA (האנזים המתעתק לאחור) ולאינטגרציה (integrase)
ENV - חלבוני המעטפת של הנגיף

לעתים, לאחר שנגיף רטרו משתלב בגנום המאכסן, הוא מפסיק לתפקד כנגיף - כתוצאה ממוטציה שפוגעת באחד הגנים שבו - אך הרצף שלו נשאר בגנום. במקרה שאירוע כזה מתרחש בתאי הרבייה עובר הרצף הנגיפי לדורות הבאים ונשאר שם כ"מאובן" גנטי. בגנום האנושי מכונים מאובנים כאלה "נגיפי רטרו אנושיים אנדוגנים" (HERVs). כשפוענח רצף הגנום האנושי הסתבר שכשמונה אחוזים ממנו הם מאובנים גנטיים של נגיפי רטרו.
קבוצת המחקר של ת'יירי היידמן (Heidmann), ממכון Gustave Roussy שבצרפת, החליטה להתמקד במאובנים הגנטים של נגיפי רטרו המכונים HERV-K. חלבונים של נגיפים מאובנים אלה, אך לא חלקיקים נגיפיים, נמצאו בתרביות תאים שמקורן בגידולים סרטניים (טרטוקרצינומה ומלנומה). הם בדקו תשעה מאובנים כאלה, והשוו את הרצפים ביניהם.
על סמך השוואה זו הם שחזרו את הרצף המקורי (שקדם למוטציות) של הגנום של הנגיף, שאותו הם כינו Phoenix (על שם עוף החול האגדי שקם לתחייה). השחזור התבצע על ידי בחירת הנוקלאוטיד הנפוץ ביותר בכל מקום שבו היו שינויים בין הרצפים. גודל הנגיף המשוחזר הוא כ-9400 זוגות נוקליאוטידים, והוא מכיל גנים שמסוגלים לקודד יצירת חלבונים.
כדי "להחיות" את הנגיף הם השתמשו בנגיף קיים, שאת הרצף שלו שינו בשיטות של הנדסה גנטית כדי שיתאים לנגיף הפניקס. את הרצף המשוחזר של הנגיף החדירו לתאי יונקים (כולל אדם) בתרבית, ובדקו באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים אם התאים יצרו את חלקיקי הנגיף. הם הראו שאכן מיוצרים בתאים המודבקים חלקיקי נגיף, שאף מסוגלים להדביק, ביעילות נמוכה, תאים אחרים.
ממה נובעת יעילות נמוכה זו של ההדבקה? האם משום שהשחזור לא היה טוב דיו? או משום שהתאים שנבדקו הם צאצאים של תאים שהסתגלו ופתחו עמידות לנגיף אי אז בעבר (מה שיכול להסביר את היעדרו של הנגיף המקורי)? לתהיות אלו עדיין אין תשובה.

זו הפעם הראשונה שהצליחו לשחזר נגיף רטרו, ומבחינה זו מדובר בהישג מדעי מרשים. השחזור והניסויים עם הנגיף המשוחזר נעשו אמנם בתנאי בטיחות מחמירים (ברמה 3 מתוך 4, אם כי יש הטוענים שהם לא חמורים דיים, ושיש לעבור לרמת הבטיחות המחמירה יותר). השאלה הגדולה שנותרה פתוחה היא מה יקרה אם הנגיף "יברח" מהמעבדה למרות אמצעי הבטיחות שיינקטו. האם הוא ידביק בני אדם? מה תהיה התוצאה של אותה הדבקה?

ונשארנו עם שאלה פתוחה נוספת: האם יש סיבה לקיומם של מאובנים גנטים אלה (שמרכיבים, כאמור, כשמונה אחוזים מהגנום שלנו)? מדוע הם לא נעלמו במהלך האבולוציה האנושית?

פורסם במקור ב"גליליאו" גיליון 101, עמ' 16-17, ינואר 2007.