במחקר חדש, שפורסם אמש (שני) בכתב העת המדעי "נייצ'ר", מדענים מאוניברסיטת תל אביב וממכון ויצמן למדע הצליחו לחשוף את מנגנוני הפעולה של מערכת החיסון אצל חיידקים. התגלית החדשה תוכל לתרום בעתיד לריפוי מגוון מחלות. פרופ' אודי קימרון, מהמחלקה למיקרוביולוגיה ואימונולוגיה קלינית בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת תל אביב, ופרופ' רותם שורק, מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן, גילו כיצד מצליחה המערכת החיסונית של החיידקים להבחין בין הקוד הגנטי של החיידק עצמו לדנ"א של נגיף "אויב".
כבר לפני כמה שנים, גילו החוקרים כי לחיידקים יש מערכת חיסונית הדומה לזו של כל היצורים החיים מערכת "מסתגלת", שיודעת לזהות ולזכור "אויבים" שחודרים לגוף התא, ולתקוף אותם. אותו מנגנון חיסוני, CRISPR, משמש את החיידקים בעיקר להגנה מפני נגיפים פולשים, "פאג'ים", אולם כבר עכשיו בני האדם יודעים לגייס אותו לטובתם, למשל בתהליכי ייצור יוגורט או מוצרי חלב אחרים.
עוד בוואלה חדשות:
מחזה נדיר: כלב ים נזירי נצפה בראש הנקרה - צפו בתיעוד
חתן פרס הנובל הישראלי הוביל לפריצת דרך משמעותית בחקר הסרטן
לא רק באגדות: "חדי קרן" קיימים במציאות, אך נמצאים בסכנת הכחדה
בעתיד, בעזרת הבנה מעמיקה יותר של המנגנון הזה, ניתן יהיה להשתמש במנגנון החיסוני של החיידקים לטובת ריפוי מחלות רבות. "רוב החיידקים חיים בסביבה מאוד עוינת", הסביר פרופ' שורק. "בדרך כלל בטבע כמות הפאג'ים גדולה פי עשר ממספרם של החיידקים, והם משתמשים במנגנון השכפול של החיידק המארח כדי לשכפל את עצמם. הפאג'ים מפתחים ללא הרף דרכים חדשות כדי לעשות זאת, וכדי לשרוד מול המתקפה המתמדת, החיידקים זקוקים למערכת חיסון יעילה ופעילה ביותר".
משימתו הראשונה של ה-CRISPR במלחמת ההישרדות הבלתי-נגמרת, היא לזכור אויבים שכבר פגש בעבר. לפי כמה שנים, היה פרופ' קימרון בין המדענים שחשפו כיצד המנגנון החיסוני עושה זאת, תוך אחסון רצף דנ"א קטן של הפולש באזור מיוחד בגנום של החיידק עצמו. אולם במקרים מסוימים, המערכת החיסונית מאחסנת בטעות רצף דנ"א של החיידק עצמו, וכך החיידק עלול לתקוף את עצמו. יכולתה של המערכת החיסונית להבדיל בין הדנ"א העצמי לדנ"א זר היא חיונית להישרדותו של החיידק, ובמשך זמן רב, המנגנון שמאפשר זאת נותר בגדר תעלומה.
במחקר החדש, שהשתתפו בו תלמידתו של פרופ' קימרון, מורן גורן, ותלמידו של פרופ' שורק, אסף לוי, המדענים יצרו במעבדה פלסמידים - פיסות דנ"א המחקות נגיפים, והזריקו אותם לתוך חיידקים. מתוך כ-38 מיליון אירועים חיסוניים, שבהם הצליחה ה-CRISPR לזהות את הדנ"א הזר ולשלב אותו בזיכרון התאי, רק לעתים נדירות הקוד הגנטי של החיידק עצמו שולב בזיכרון זה.
"גילינו שה-CRISPR מצליחה לאתר את הפאג' על ידי זיהוי הנקודה שבה מסתיים תהליך השכפול שלו", הסביר פרופ' קימרון. "מכיוון שהפאג'ים משכפלים את עצמם בקצב מהיר בתוך החיידק המארח, ניתן למצוא נקודות רבות שבהן מתרחש ומסתיים תהליך השכפול. למעשה, אפשר לומר שמערכת החיסון החיידקית מנצלת דווקא את מנגנון ההישרדות של 'האויב' כדי לזהותו". כמו כן, גילו החוקרים כי רצפים מיוחדים שאינם מצויים לרוב בנגיפים הפולשים, מסייעים למערכת החיסונית לזהות את הדנ"א של החיידק עצמו, וכך לא לתקוף אותו.
"במחקר שלנו הצלחנו לגלות שני מנגנוני הבחנה, שבאמצעותם מצליחה מערכת החיסון החיידקית להבחין בין אויב לאוהב", סיכם פרופ' שורק. "בזכות המנגנונים החכמים הללו מצליחה המערכת לאחסן בזיכרון שלה כמעט אך ורק מקטעים של דנ"א זר, ויודעת לתקוף אותם בבוא העת, ובמקביל היא נמנעת ממתקפות עצמיות שגורמות למחלות אוטואימוניות. מדובר במחקר בסיסי שעשוי בעתיד לשמש כתשתית לפיתוח תרופות למחלות שונות הקשורות לגנום האנושי".
לפניות לכתבת: revital.blumenfeld@walla.com