אל תסתכל בנגיף – האם נגיפים ממולאים באבק יהלומים מבשרים עידן חדש במאבק במחלות נגיפיות? ואיך זה קשור לנפגעי שאיפת עשן בשריפות?

.
נגיפים חודרים לתאים חיים מכוחו של ציווי אבולוציוני הדוחף
אותם לעשות כל מאמץ כדי להעביר את החומר הגנטי שלהם
אל הדור הבא. הבעיה היא שנגיפים אינם מסוגלים להתרבות
בכוחות עצמם, ולכן הם נאלצים להשתמש למטרה זו ב"מכונת ייצור
החלבונים" המצויה בכל תא חי.
.
לכן, כאשר נגיף חודר לתא, הוא שואף לשלב את החומר הגנטי
שלו בחומר הגנטי של התא. אם הוא מצליח בכך, החומר הגנטי
הנגיפי "מתבטא" יחד עם הגנים המקוריים של התא המארח. משמעותה
של ההתבטאות הזאת היא, שמכונת ייצור החלבונים של התא, מייצרת
חלבונים נגיפיים, שבהשתלבם, יוצרים עוד ועוד נגיפים כצלמו וכדמותו
של הנגיף הפולש המקורי. השיעבוד הזה של מכונת ייצור החלבונים של
התא, גורמת לשיבושים בדרך פעולתו, דבר שעלול להביא להתפתחות
מחלה בגוף.
.
כדי למנוע את התהליך הלא רצוי הזה, לומדת המערכת החיסונית
את מבנהו הצורני של הנגיף התוקף, ולאחר מכן מייצרת נוגדנים
ייחודיים המתאימים למבנה הזה. הנוגדנים נצמדים לפני השטח של
הנגיף, משנים את המבנה המרחבי שלו, ומונעים ממנו להיצמד לתאי
הגוף ולחדור לתוכם. הבעיה היא, שהתהליך של הכרת הפולש באמצעות
הכרת המבנה התלת-ממדי של החלבונים שהוא מציג על פניו, ולאחר
מכן ייצור כמויות מספיקות של נוגדנים נגדו – צורך זמן רב יחסית.
עד שהמערכת החיסונית תבצע את כל השלבים האלה, עלולה להתפתח
בגוף מחלה.
.
אחת הדרכים למניעת התפתחות המחלה, היא האצת יכולת התגובה
של המערכת החיסונית. האצה כזאת, משמעותה, למעשה, חיסון הגוף
מפני המחלה הנגרמת על-ידי הנגיף המוכר. כדי לעשות זאת מציגים
לפני המערכת החיסונית את האויב הפוטנציאלי עוד בטרם חדירתו
לגוף. דרך אחת לעשות זאת מבוססת על החדרה של רסיסי נגיפים
אל זרם הדם. המערכת החיסונית לומדת את מאפייניהם המבניים של
הרסיסים, ומפתחת נוסחה מתאימה לבניית נוגדנים כנגדם. כך, כאשר
חודר לגוף נגיף שלם ופעיל, המערכת מזהה אותו (על-פי המבנים
החלבוניים שהוא מציג על פניו), "שולפת" את הנוסחה שהכינה
מראש – ומייצרת במהירות רבה כמויות גדולות של נוגדנים שבולמים
ומנטרלים את הנגיפים הפעילים.
.
השתלטות עוינת
.
דרך אחרת מבוססת על החדרת נגיפים פעילים אך מוחלשים
לזרם הדם. נגיפים "נכים" אלה מתאפיינים ביכולת מוגבלת להשתלט
על תאים ולשעבד אותם לצרכיהם (כלומר, הם אינם מסוגלים לגרום
להתפתחות מחלה), אבל חולשתם זו אינה מפריעה להם לשמש יריבי
אימון נוחים מאוד למערכת החיסונית, הלומדת את מאפייניהם המבניים
ומכינה – על-פיהם – מערך ייצור מהיר של נוגדנים כנגדם.
.
הבעיה היא שלא תמיד אפשר להיות בטוחים שהנגיפים הפעילים
המוחלשים, אכן אינם מסוגלים לגרום נזק. טעות בעניין הזה, עלולה
לגרום לכך שהנגיפים האלה יחוללו בגוף את המחלה שכנגדה
נועדו לחסן אותו. במשך הזמן פותחו שיטות שונות שנועדו לשפר
את מידת הבטיחות של תרכיבי החיסון המבוססים על נגיפים
פעילים ומוחלשים. אבל בכל אלה, עדיין קיים מרכיב מסוים של
סיכון.
.
כדי להקטין את הסיכון הזה עד למינימום, אפשר להשתמש
בתרכיבי חיסון שמבוססים על נגיפים מומתים. טכניקה זו שימשה
כבר בעבר להכנת תרכיבי חיסון, אך שיטת ההמתה של הנגיפים
פגמה במידה מסוימת ביכולתם לעורר תגובה מתאימה של
המערכת החיסונית.
.
כאן עשויה להיכנס לתמונה שיטה חדשה להמתת נגיפים, אשר נועדה
לאפשר שימוש בנגיפים מומתים, מבלי לגרוע מיכולת גרימת התגובה
החיסונית של תרכיב החיסון.
.
למעשה, מדובר ביצירת מעין נגיף "דמי", שנראה כמו נגיף רגיל,
אלא שהוא ריק מכל תוכן: ליבתו, המכילה את החומר הגנטי
שלו, סולקה ממנו. מכיוון שכך, הנגיף החלול יוכל להציג את עצמו
לפני המערכת החיסונית ולאפשר לה ללמוד את מבנהו, ולהתכונן
לנגיפים שלמים מסוגו. הוא גם יוכל להיצמד לתאי הגוף, אבל
הוא לא יוכל לשלב בהם את המטען הגנטי שלו – פשוט, מפני
שהוא חסר מטען גנטי לחלוטין.
.
ניתוח השתלה מורכב
.
כדי לייצר את הנגיפים החלולים, מבצעים המדענים בנגיפים מעין
ניתוח השתלה מורכב – אשר דומה יותר, למעשה, לפירוק ולהרכבה
מחדש. נגיף מורכב מליבה המכילה את החומר הגנטי שלו, המשולב
בחלבונים שונים. המבנה הזה עטוף בשכבה של חלבוני מעטפת.
המדענים פירקו את הנגיף והוציאו ממנו את הליבה המכילה חומר
גנטי. בשלב זה הרכיבו את המעטפת החלבונית של הנגיף, מעל
לליבה מלאכותית שהכינו מראש, העשויה אבק יהלומים. לאחר
שמלאכת הגזירה והתפירה הזאת נשלמה, היו בידיהם מעין נגיפי
דמי, שנראו דומים כמעט בכל לנגיפים פעילים, אלא שתוכם היה
מת "כמו אבן".
.
בטיפול בנגיפים שונים, השתמשו המדענים בחומרים שונים ליצירת
הליבה המלאכותית. במקרים מסוימים השתמשו גם במולקולות של
סוכרים מסוימים, כדי ליצור תווך מתאים בין השכבות השונות של
חלבוני הנגיף, במטרה למנוע את התמוטטות הבמעטפת. טכניקה זו
יושמה כבר, בהצלחה, בנגיפים שונים.
.
בניסויים שבוצעו בתרביות תאים במעבדה ובבעלי-חיים, התקבלו
תוצאות שלפיהן הנגיפים החלולים אכן איפשרו למערכת החיסונית
ללמוד את המבנה שלהם, ואיפשרו לה להגיב במהירות יחסית
לנוכחותם של נגיפים פעילים ושלמים שהוחדרו למערכת זמן קצר
אחריהם. תגובה חיסונית זו הייתה זהה לתגובה שהושגה בקבוצות
ביקורת שבהן הוצגו למערכת החיסונית – מראש – נגיפים
פעילים ושלמים (מוחלשים). במלים אחרות, הנגיפים החלולים יוצרים
תגובה חיסונית כאילו שהם אכן נגיפים פעילים ושלמים. והם עושים
זאת, מבלי לסכן כלל את הגוף.
.
ריפוי גנטי
.
יכולתם של הנגיפים החלולים לשמש כתרכיבי חיסון בבני-אדם,
עדיין אינה ידועה. למעשה, נראה שלפני שהיא תיבחן בניסויים קליניים,
יש צורך בעוד לא מעט מחקרים שיימשכו פרק זמן לא ידוע. עם זאת,
הטכניקה הזאת עשויה להיות ישימה למטרות נוספות בתחומי המחקר
הביולוגי, וברפואה. למשל, במקום "לתפור" את הנגיף מסביב לליבה
של אבק יהלום, אפשר ליצור ליבה שתכיל גנים שאותם רוצים
להעביר אל תאי הגוף בתהליכים של ריפוי גנטי. הנגיף ה"תפור"
ממשיך לפעול כהרגלו, כלומר, הוא חודר לתאים ומשלב בהם את
המטען הגנטי "שלו", שמכיל למעשה גנים שנועדו, למשל, להחלפת
גנים פגומים. כך יכול הנגיף לשמש בידי החוקרים ככלי המשלב
איזמל ניתוחים ומזרק, בעת ובעונה אחת.
.
אפשרויות אחדות בתחומים אלה עולות מסדרת ניסויים שבהם
השתמשו המדענים בטכניקת ה"תפירה" של ליבת הנגיפים, לבניית
גופים שמסוגלים להסיע בזרם הדם מולקולות המוגלובין.
המוגלובין הוא חלבון (פיגמנט נשימה) המשולב במבנים מולקולריים
הקרויים "הם". הוא מצוי בתאי הדם האדומים. בהגיעו אל הריאות,
הוא קושר מולקולות חמצן, שאותן הוא מוביל אל רקמות הגוף
השונות, שם הוא משחרר אותן ומאפשר להן לבצע תהליכים
שונים החיוניים לפעולתם של התאים החיים. במובן מסוים, אפשר
לראות את ההמוגלובין כמעין מונית שירות, המובילה נוסעים
(מולקולות חמצן) ליעדם, ומחזירה מולקולות של פחמן דו-חמצני
אל הריאות, מהן הן נפלטות בנשיפה. למעשה, המונית הזאת
זקוקה לשירותיה של מעבורת, שהיא תא הדם האדום.
.
שאיפת עשן
.
הבעיה היא שלפעמים, כתוצאה מאובדן דם, או במקרים של שאיפת
עשן (דבר שגורם להתקשרות פחמן חד-חמצני למולקולות ההמוגלובין,
כך שב"מונית" לא נותר מקום לחמצן), נוצר מחסור זמני באמצעים
להעברת החמצן ליעדיו בגוף. מחסור זמני כזה יכול לגרום למוות.
.
במקרים כאלה עשויות המעבורות המלאכותיות ש"ייתפרו" בשיטה
החדשה, למלא את מקומם של התאים האדומים ולהעביר את ההמוגלובין
נושא החמצן, למחוז חפצו. גודלן של המעבורות המלאכותיות האלה
הוא 80-50 ננומטר (ננומטר הוא מיליארדית המטר), כלומר, כאלפית
מגודלו של תא דם אדום.
.
לצורך בנייתן של המעבורות המלאכותיות הזעירות האלה, השתמשו
המדענים בגרגרים של חומר שמתפרק בגוף לאחר זמן מסוים,
הדומה לחומרי הבנייה של העצם, המבוסס על סידן וזרחן. מחקרים
אלה עשויים לסייע לפיתוח חומר שיוכל לתפקד – זמנית – כמעין
דם מלאכותי. חומר כזה עשוי להידרש באזורי אסון, ולאפשר לצוותי
ההצלה לטפל בפצועים ולהרוויח זמן, עד שתגיע למקום אספקה
של מנות דם טבעי (במקרה של פציעות), או, עד שהפחמן הדו-חמצני
ישתחרר ויפנה את "מוניות" ההמוגלובין – במקרה של נפגעי שאיפת עשן,
בשריפות.
.