חיידקים ונגיפים וגם שאר היצורונים המקיפים אותנו מכל עבר, משפיעים על חיינו מכל מיני כיוונים. בבלוג אספר על אלה המוזכרים מדי פעם בחדשות וגם לחדשות מדעיות הקשורות בהם. כמו כן אשתף אתכם גם בתמונות ודיווחים על יצורים גדולים יותר, שבהם אצפה בטבע. בלוג זה גם יהווה ארכיון לחומרים שכתבתי בעבר ורלוונטיים לנושא.

22.10.10

הגן המאובן - נגיפי RNA קטלניים משולבים (גם) בגנום האדם

הגנומים של היצורים הנחשבים מפותחים יותר, כגון האדם, וכמובן גם גנומים של יונקים אחרים מכילים "מאובנים גנטיים" של נגיפים שונים, בעיקר מקבוצת הרֶטרוֹ-וירוסים (הנגיפים המהופכים). רטרו-וירוסים הם נגיפי RNA בעלי מחזור חיים הכולל השתלבות של העתק DNA של הגנום שלהם (המיוצר באמצעות אנזים המכונה reverse transcriptase) בגנום של המאכסן. העתק זה מכונה פרו-וירוס (provirus או קדם-נגיף). על פי המידע שבפרו-וירוס מיוצרים בהמשך חלבונים וכן העתקי RNA חדשים של הנגיף המרכיבים את הצאצאים הנגיפיים.

לעתים, לאחר השתלבות העתק ה-DNA של הנגיף בגנום המאכסן, חלות מוטציות המונעות את המשך מחזור החיים הנגיפי והרצף שלו נשאר בגנום. אם האירוע מהתרחש בתאי מערכת הרבייה נשאר הרצף הנגיפי כ"מאובן" גנטי ומורש לדורות הבאים. מתברר כי שמונה אחוזים (!) מהגנום האנושי הם מאובנים גנטיים של רטרו-וירוסים!, ובתנאים מסויימים אף אפשר "להחיות אותם".

בשנת 2007, כשניסו להבין מדוע פרצה "הפרעת התמוטטות הנחיל" בכוורות דבורים ברחבי העולם, התברר כי הנגיף IAPV, Israeli acute paralysis virus, הוא הגורם למחלה. עוד התברר שהנגיף משאיר, במנגנון לא ידוע, העתקי DNA של חלקים מהגנום שלו בחלק מהדבורים; אף שנצפה בדבורים עם הנגיף ה"אינטגרטיבי" שינוי התנהגותי, הועלתה השערה שייתכן כי הדבורים הללו חסינות מפני השפעתו הקטלנית של הנגיף. השתלבות העתק DNA של נגיף RNA שאינו רטרו-וירוס נצפתה גם בצמחים ובתחילת 2010 גם ביונקים: במקרה זה מדובר בנגיף Borna.

כדי לבדוק עד כמה התופעה הזו של השתלבות העתקי DNA של נגיפי RNA שאינם רטרו-וירוסים נפוצה בחולייתנים, חיפשה קבוצת מחקר הכוללת את ולדימיר בליי (Belyi) וארנולד לווין (Levine) מאוניברסיטת פרינסטון, ואת אנה סקלקה (Skalka) מאוניברסיטת פילדלפיה, מאובנים גנטיים של כל נגיפי ה-RNA שאינם רטרו-וירוסים.

ב-19 מהחולייתנים שנבדקו נמצאו שרידים כאלה, ובסך הכל 80 מאובנים גנטיים של גנים נגיפי RNA, מקצתם פעילים. עם זאת, הנגיפים המאובנים היו מוגבלים ברובם המכריע רק לשתי קבוצות: נגיפי הפילוֹ (Filoviruses) ונגיפי בּוֹרנה (Bornaviruses).

נגיפי פילו הם נגיפים  קטלניים, הגורמים לקדחת מדממת. על שני הנגיפים המוכרים, Ebola ו-Marburg כתבתי בעבר בכתבה "נגיפי יום הדין" בכתב העת "גליליאו" (112, דצמבר 2007). נגיפי בורנה גורמים למחלות נוירולוגיות קטלניות בסוסים, בבקר ובבעלי חיים אחרים שבמשק האדם. לשתי קבוצות נגיפים אלה אין שלב של DNA במחזור החיים שלהם כמו שיש לנגיפי הרטרו (Retroviruses).

כיצד השתלבו נגיפי RNA אלה בגנום של המאכסן? חשוב לציין שלָרוב נגיפים אלה אינם מגיעים כלל לגרעין התא, אלא מתרבים בציטופלסמה, וגם כשהם מגיעים לגרעין אין מעורב DNA במנגנון הכפלתם. מנגנון אפשרי אחד הוא שבמהלך הדבקה משותפת עם רטרו-וירוס, נוצר העתק DNA גם של הגנום של הנגיף הנוסף - וזה השתלב איכשהו בגנום של המאכסן.

מה הסיבה שנשמר הרצף הנגיפי בגנום של המאכסן ושל צאצאיו? האם השתמרות הרצף הנגיפי הקנתה יתרון כלשהו למאכסן? האם מדובר במעין חיסון טבעי, שמנע הידבקות באותם נגיפים קטלניים? יש רמזים שאכן כך הוא, אך יש צורך במחקר נוסף כדי לאשש זאת.

תרשים של הגנום של שלושה מהנגיפים המשולבים - נגיפי הבורנה, מרבורג ואבולה
המקור


לקריאה נוספת
Vladimir A. Belyi, Arnold J. Levine, Anna Marie Skalka;, Unexpected Inheritance: Multiple Integrations of Ancient Bornavirus and Ebolavirus/Marburgvirus Sequences in Vertebrate Genomes. PLoS Pathogens, July 2010.

דרור בר-ניר, החזרה לחיים של פניקס - נגיף רטרו קדום, "גליליאו" 101, ינואר 2007

דרור בר-ניר, נגיף אוסטרלי שם ישראלי ודבורה אמריקנית ז"ל, "גליליאו" 111, נובמבר 2007

פורסם במקור ב"גליליאו", גיליון 146, עמ' 23, אוקטובר 2010. עודכן


12.10.10

חיידקי Salmonella נגד סרטן


חיידקים מתבייתים על תאים סרטניים וכך מפעילים את מערכת החיסון


חיידקי סלמונלה המשמשים במחקר
צילום: CDC/Janice Haney Carr


מֶלָנוֹמה היא מחלה סרטנית שמקורה לרוב בתאי הפיגמנטים בעור (מלנוציטים) ושאם אינה מטופלת בשלב מוקדם, היא גורמת למוות בייסורים. תאים סרטניים - כלומר תאים שמתרבים ללא בקרה - מתפתחים בגופנו בתדירות יחסית גבוהה. אך סמני אזהרה (אנטיגנים אופייניים לגידול) המיוצרים בתאים אלה ויוצאים מהם דרך חלבון אופייני לצומתי מעבר, המכונה connexin 43. סמני האזהרה מגיעים לתאים מציגי אנטיגנים ואלה "מזעיקים" את תאי מערכת החיסון המפעילים את מערכות ההשמדה העצמית של התאים הפגועים. בכך הגידול הסרטני מדוכא ו/או מושמד.

בתאי מלנומה אין כמעט connexin 43. בשל כך אין יציאת סמנים, מערכת החיסון לא מוזעקת, אינה מגיבה כלפי הגידול ומאפשרת לו לשגשג, לגדול ולהתפשט לאיברי הגוף האחרים.

שיתוף פעולה של קבוצת המחקר בראשות מריה רשיניו (Rescigno), מהמכון האירופי לחקר הסרטן שבמילנו, איטליה, עם קבוצת המחקר בראשות פרנצ'סקה אבוגדרי (Avogadri), מהמרכז לחקר הסרטן ע"ש סלואן קטרינג (Sloan-Kettering) בניו-יורק שבארצות-הברית, עשוי לקדם טיפול כנגד המחלה, וזאת בעזרת חיידקי Salmonella typhimurium.

לחיידקי S. typhimurium, הגורמים לטיפוס הבטן בעכברים ולמחלת מעיים בבני אדם, יש תכונה מיוחדת המוכרת כבר כ-150 שנה - הם נוטים להתביית על תאים סרטניים: כאשר הם מאכלסים אדם או חיה אחרת, החולים בסרטן, ההתנחלות העיקרית ובעקבותיה ההתרבות של החיידקים מתרחשת באזור הגידול.

החוקרים הזריקו חיידקי סלמונלה מוחלשים (שאיבדו את יכולתם לגרום למחלות האופייניות), לעכברים חולים במלנומה, ובמקביל הוסיפו חיידקים לתרבית של תאי מלנומת אדם. ההדבקה בסלמונלה גרמה בשני המקרים לעלייה בכמות של connexin 43 בתאים הסרטניים. מערכת החיסון חיסלה את הגידול בעכברים המוזרקים והם הבריאו. החוקרים מקווים שהעלייה בכמות של ה-connexin שנצפתה בתרבית תאי המלנומה של האדם, תתרחש גם בניסויים שיבצעו, לאחר קבלת האישורים המתאימים, גם בבני אדם חולי מלנומה ושהדבר יאפשר את השמדת הגידול.

אין זו הפעם הראשונה שבה משתמשים בחיידקים כדי לעורר תגובה חיסונית כנגד תאים סרטניים. כבר במאה הקודמת הזריקו חיידקי שחפת (Mycobacterium tuberculosis, מהזן BCG, ששימש לחיסון כנגד המחלה) כדי לסייע בהתמודדות עם סרטן שלפוחית השתן. הדלקת שנוצרה בשלפוחית עקב ההדבקה בחיידקים כיוונה לאזור את תאי מערכת החיסון, שזיהו את התאים הסרטניים והשמידו אותם.

לקריאה נוספת
B. Pang, J. Neefjes, Coupled for cross-presentation in tumor immunotherapy. Sci. Transl. Med. 2, 44ps40 (2010).

F. Saccheri, C. Pozzi, F. Avogadri, S. Barozzi, M. Faretta, P. Fusi, M. Rescigno, Bacteria-induced gap junctions in tumors favor antigen cross-presentation and antitumor immunity. Sci. Transl. Med. 2, 44ra57 (2010).

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

פורסם במקור ב"גליליאו", גיליון 146, עמ' 22, אוקטובר 2010.