מדענים ישראלים מיפו את פרופיל ייצור החלבונים של נגיף הקורונה – וזיהו 23 רצפי חלבון חדשים
מאז פרוץ המגיפה הוקדשו אלפי מחקרים ללימוד נגיף הקורונה (SARS-CoV-2), אך הנגיף ששינה את חיינו נותר במידה רבה לא מפוענח – לא מעט בשל העובדה שזהו אחד מנגיפי האר-אן-אי הגדולים והמורכבים ביותר שנחקרו עד כה. רוב המחקרים שהוקדשו למיפוי הנגיף נסמכו על שיטות ריצוף גנטי תוך הישענות על הדמיון של הנגיף לנגיפים מוכרים אחרים ממשפחת הקורונה ועל תחזיות של מודלים מתמטיים. במחקר חדש המתפרסם היום בכתב-העת המדעי Nature, נבחרה אסטרטגיה מחקרית שונה.
מדעני מכון ויצמן למדע, בשיתוף פעולה עם מדעני המכון למחקר ביולוגי, יישמו במחקר גישה חדשה המתמקדת בתהליך התרגום של האר-אן-אי הנגיפי לחלבונים בתוך התא המארח – וזאת מבלי להסתמך על ידע קודם על נגיפים אחרים ממשפחת הקורונה או על הנחות מוקדמות כלשהן. ממצאיהם עשויים לסייע לפתח טיפולים חדשים ובדיקות טובות יותר לאיתור קורונה ולסייע להבין מה הופך את הנגיף הזה למדבק כל כך.
כאשר נגיף חודר לתא מארח הוא משתמש בריבוזומים – מפעלי ייצור החלבונים של התא – לייצור חלבונים נגיפיים. תלמידי המחקר יערה פינקל ואוראל מזרחי מקבוצתה של ד"ר נעם שטרן-גינוסר במחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון, יחד עם קבוצתם של ד"ר ניר פארן וד"ר תומר ישראלי מהמכון הביולוגי, הדביקו תאים אנושיים בתרבית בנגיפי קורונה, וכאשר הריבוזומים החלו לפלוט מקווי הייצור שלהם רצפי חלבונים, הם הקפיאו את התאים ומיפו את כל הריבוזומים ותוצריהם – הנגיפיים והלא-נגיפיים כאחד.
• זאת ההזדמנות שלך! נסדר לך קריירה ונלווה אותך להצלחה - לפרטים נוספים לחצו כאן
באופן זה הצליח צוות המחקר לזהות 23 רצפים חלבוניים חדשים בגנום של הנגיף. רוב הרצפים היו קצרים – פפטידים שייתכן שיש להם תפקיד רגולטורי כלשהו – אך ארבעה מהם היו חלבונים במלוא מובן המלה. חלבונים נגיפיים אלה עשויים להוות אנטיגנים – מולקולות זרות המעוררות את המערכת החיסונית שלנו לפעולה. כידוע, במקרים רבים חומרת המחלה הנגרמת כתוצאה מההדבקה בנגיף הקורונה, נגרמת בשל תגובת-יתר של המערכת החיסונית. מחקר עתידי של חלבונים אלה עשוי להוביל להבנה טובה יותר של התקדמות המחלה, כמו גם להצביע על דרכים טובות יותר לטפל בה או למנוע תגובת יתר של המערכת החיסונית.
"שיטת המיפוי של תוצרי הריבוזומים אפשרה לנו לא רק לזהות במדויק את הרצפים בגנום הנגיפי שמתורגמים לחלבונים, אלא היא נתנה לנו מידע על הכמויות המדויקות של החלבונים הנגיפיים השונים בתא המארח. הודות לממצאים אלה היה לנו די מידע כדי לערוך השוואה בין נגיף הקורונה לבין נגיפים אחרים מאותה המשפחה, וכן להשוות את הממצאים שלנו לתחזיות המבוססות על מודלים מתמטיים", אומרת ד"ר שטרן-גינוסר. "השוואות אלה אפשרו לנו לזהות בנגיף הקורונה רצפים גנטיים המקודדים חלבונים שלא היו מוכרים עד כה – ואולי לא פחות חשוב מכך: גילינו שחלבונים שאמורים היו להיות שם, לפי התחזיות, לא יוצרו בפועל".
המדענים חשפו גם כמה מסודות ההצלחה של הנגיף: הם בחנו את כושר ההדבקה שלו בסוגים שונים של תאים בגוף, וגילו שתאי אפיתל מסוימים המרפדים את הריאות הם המארחים הנלהבים ביותר של הנגיף. הממצאים חשפו מתכון ויראלי נוסף להצלחה: הנגיפים משתכפלים במהירות כה גבוהה, כך שכמות האר-אן-אי הנגיפי בתא עולה במהירות על כמות האר-אן-אי האנושי. פרופיל ייצור החלבונים של הנגיף ששירטטו המדענים, עשוי לאפשר לזהות אנטיגנים ייחודיים לקורונה, וכך לפתח בדיקות מדויקות, זולות ומהירות למחלה. זיהוי זה עשוי לעזור גם לחזות אילו חולים עלולים לפתח מחלה קשה יותר מאחרים, וכן לספק תובנות חדשות לקראת פיתוח תרופות וחיסונים.
במחקר השתתפו גם אהרון נחשון, ד"ר מיכל שוורץ ודייוויד מורגנשטרן ממכון ויצמן למדע; ד"ר שירה ויינגרטן-גבאי ממכון ברוד של MIT ואוניברסיטת הרווארד, וד"ר יפעת יהלום-רונן, ד"ר הדס תמיר, ד"ר חגית אחדות, דנה שטיין, ד"ר אופיר ישראלי, ד"ר עדי בית-דין, ד"ר שרון מלמד וד"ר שי וייס מהמכון למחקר ביולוגי.
