הירשמו לניוזלטרים של ifeel, וכל הכתבות הכי חמות בדרך אליכם
ההתמודדות עם נגיף ההרפס "הפשוט" (Herpes Simplex Virus 1 HSV1) מורכבת למדי. הנגיף, הידוע בעיקר כגורם לשלפוחיות באזור השפתיים (המכונות "פצעי קור" בלשון עדינה), נפוץ ביותר: על פי נתונים שפרסמו המרכזים האמריקניים לבקרת מחלות ולמניעתן (CDC) ב-2006, שיעור ההידבקות בנגיף בקרב בני 14 עד 49 בארצות הברית קרוב ל-58%.
ההרפס גם "ערמומי": אדם הנושא את הנגיף עשוי להיות מידבק גם אם אינו מראה תסמיני מחלה. ואולי הגרוע מכול - הנגיף אינו מרפה לעולם: הידבקות בהרפס היא הידבקות לכל החיים. מערכת החיסון מסוגלת לחסום התפרצויות בודדות של נגיף ההרפס, אולם אין ביכולתה להכחיד אותו. הנגיף נסוג עמוק לתוך תאי העצב, שם הוא מסתתר ו"ממתין" להזדמנות הבאה לתקוף. עם המידע הנתון בידינו היום אין דרך לעקוף את יכולת ההסתתרות של הנגיף. אפשר לטפל במחלה רק כאשר היא פורצת ולנסות לחסום את התפשטות הנגיף בגוף.
כעת, קבוצת חוקרים באוניברסיטת בר-אילן פרסמה גישה שטרם נוסתה בהקשר של עיכוב נגיף ההרפס: תכשיר המשלב ננו-חלקיקים. את המחקר הובילו פרופ' רונית שריד מהמחלקה למדעי החיים ופרופ' אהרון גדנקן מהמחלקה לכימיה וננו-טכנולוגיה, והשתתפו בו הדוקטורנטית דנה ברעם-פינטו, ד"ר סורב שוקלה וד"ר נינה פרקס.
הרפס, הכר את מרקפטואתן סולפונט
כמו כל סוגי הנגיפים, נגיף ההרפס מתרבה על-ידי "שעבוד" תאים בגופו של האדם (או בעל החיים) המודבק. בתהליך הדבקת התאים נגיף הרפס בודד (ויריון) מחדיר אל התא, הנקרא תא מאכסן, את החומר הגנטי שבו (דנ"א). החומר הגנטי של הנגיף משתכפל פעמים רבות בסיוע חלבונים הנמצאים בתא המאכסן. אז הוויריונים החדשים משתחררים מתוך התא (תוך שהם גורמים למותו), ויוצאים לחפש תאים מאכסנים חדשים.
כדי שתהליך זה יתרחש, הנגיף צריך תחילה לזהות תא מאכסן ואז להיקשר אליו. את ההיקשרות מבצע ה-HSV1 באמצעות גליקופרוטאינים (חלבונים-מְסוכרים) מסוגים שונים, הנראים כמו "קוצים" על פני המעטפת המצפה את הנגיף. לתהליך ההיקשרות שני שלבים מרכזיים, מסבירות שריד וברעם-פינטו. תחילה שני גליקופרוטאינים (B ו-C) חוברים אל מולקולות הנמצאות על פני התא, רב-סוכר הנקרא הֶפָּרָן סולפט. לאחר מכן, גליקופרוטאין נוסף (D) מתחבר לקולטן שעל פני התא, ובכך מתחילה שרשרת של תהליכים שבסופה הנגיף נכנס לתוך התא.
התכשיר שפיתחו החוקרים מתמקד בשלב הראשון של היקשרות הנגיף אל התא, כלומר שלב ההיצמדות להפרן סולפט. זהו שלב חיוני בהדבקה: לשם השוואה, תאים חסרי הפרן סולפט מדגימים רגישות פחותה להידבקות בהרפס ביחס לתאים הכוללים הפרן סולפט. הרעיון של התכשיר הוא להיות חיקוי להפרן סולפט ולהתחרות על קישור הנגיף אל התא. במקום להתחבר להפרן סולפט שעל פני התא, הנגיף יתחבר לתכשיר "המתחזה" לרב-הסוכר. כדי ליצור תחליף הדומה דיו להפרן סולפט השתמשו החוקרים בחומר הנקרא מֶרקַפּטוֹאֶתן סולפונט (MES). הן ההפרן סולפט והן ה-MES מכילים אטומי גפרית.
ה-MES היא מולקולה מסיסה, ולכאורה אפשר היה לחשוף תאים לתמיסת MES ולצפות שהיא תמנע הידבקות בנגיף ההרפס. אולם יעילותן של מולקולות בתמיסה עלולה להיות מוגבלת. כדי להגיע אל הנגיף ולמנוע את התחברותו להפרן סולפט שעל פני התא, כמות גדולה של מולקולות צריכה לחדור לאזורים בין תאיים צרים מאוד.
כאשר המולקולות מפוזרות בתמיסה באופן אקראי תוך כדי תנועה חופשית וללא כיווניות מוגדרת, הנגיף לאו דווקא ייתקל במצבור מולקולות גדול דיו כדי "להסיט את תשומת לבו" מן ההפרן סולפט שעל פני התא. ואמנם, כשהוסיפו החוקרים תמיסת MES לתאים שנחשפו לנגיף לא ראו כל השפעה על שיעור התרבות הנגיף.
![תמונת מיקרוסקופ המדגימה את האפקט הציטופתי של ההדבקה בנגיף והעיכוב המושג על-ידי הטיפול בחלקיקים [צילום: פרופ' רונית שריד ודנה ברעם-פינטו]](/pagemodule/image1/42/67042/1.jpg?1262851127)
תמונת מיקרוסקופ המדגימה את האפקט הציטופתי של ההדבקה בנגיף והעיכוב המושג על-ידי הטיפול בחלקיקים [צילום: פרופ' רונית שריד ודנה ברעם-פינטו]
שילוב ננו-טכנולוגיה
כדי לרכז מולקולות MES רבות בשטח קטן השתמשו החוקרים בננו-חלקיקים. המדענים, בראשותו של פרופ' אהרן גדנקן, תכננו וייצרו ננו-חלקיק ייחודי בעל ליבת כסף וציפוי MES, שלו קראו Ag-MES. הקוטר הממוצע של ננו-חלקיק כזה הוא כארבעה ננומטר, סדר גודל דומה לזה של הגליקופרוטאינים על פני מעטפת הנגיף, כלומר "הקוצים" התרים אחר ההפרן סולפט. לפי שריד, ננו-חלקיק זה "מאגד מספר רב של מולקולות על פניו, כאשר אותם חלקיקים מציגים על פני השטח את קבוצות הסולפונט. ההנחה היא שהננו-חלקיק פועל כפוליוולנטי, כלומר מאפשר אינטראקציות מרובות, בין הנגיף לקבוצות הסולפונט."
כדי לבדוק את יכולתם של ננו-חלקיקי ה-Ag-MES לעכב את פעולת נגיף ההרפס ערכו המדענים ניסויים בתרביות תאי וֶרו (תאי כליה של קופים אפריקניים מסוג גונון ירוק). הם חשפו צלוחיות תאים לכמויות שונות של ה-HSV1 בשילוב ריכוזים שונים של ננו-חלקיקי Ag-MES או ללא ננו-חלקיקים. לאחר יומיים ושלושה בדקו החוקרים את שיעור ההידבקות בהרפס בכל תרבית על-ידי צביעת התאים וספירת מוקדי הרס הנוצרים עקב תמותת תאים במהלך התרבות הנגיף.
קבוצות תאים שנחשפו לננו-חלקיקים הראו פחות מוקדים בהשוואה לתאים שנחשפו לנגיף בלבד. השפעת התכשיר נצפתה החל מריכוז של 200 מיקרוגרם חלקיקים למ"ל, והשפעה זו התחזקה עם הגדלת הריכוז ל-400 מק"ג למ"ל. כשריכוז הננו-חלקיקים הוגדל ל-800 מק"ג, לא נראתה השפעה נוספת על כמות המוקדים. בריכוזי נגיף נמוכים השפעתם של הננו-חלקיקים הייתה יעילה באופן כמעט מוחלט. במילים אחרות, לא נראה כל הבדל בין תאים שנחשפו לנגיף לתאים שלא נחשפו לנגיף. כאמור, בתאים שנחשפו לתמיסת MES בלבד נראתה כמות מוקדים הדומה לזו של תאים שנחשפו לנגיף בלבד. ממצאים אלה מרמזים כי ננו-חלקיקי Ag-MES מסייעים בעיכוב פעולת נגיף ההרפס.
בניסוי נפרד בדקו המדענים את רעילות הננו-חלקיקים. בתאי ורו שנחשפו לננו-חלקיקים בריכוזים של עד 800 מק"ג למ"ל לא נראתה תמותה מוגברת בהשוואה לתאים שלא נחשפו לננו-חלקיקים.
![הננו-חלקיקים הספציפיים שלנו אינם רעילים לתאים [אילוסטרציה: photos to go]](/pagemodule/image1/43/67043/3.jpg?1262851185)
הננו-חלקיקים הספציפיים שלנו אינם רעילים לתאים [אילוסטרציה: photos to go]
דרכי טיפול אפשריות
לפני שאפשר יהיה לשלב את התכשיר הננו-טכנולוגי בטיפול בבני אדם דרושים מחקרים נוספים, אולם כבר עכשיו אפשר לדמיין כיצד ייראה טיפול שכזה. על מנת להעריך את היישומים האפשריים של תכשיר כזה, יש להבין תחילה את מחזור החיים הייחודי של נגיף ההרפס.
כאשר נגיף "סטנדרטי", כגון נגיף הגורם להצטננות, מצליח להסתנן דרך המחסומים הרגילים של מערכת החיסון ולהתחיל להתרבות, מנגנונים נוספים במערכת החיסון נכנסים לפעולה ומתחילים להילחם בו. האדם הנדבק חווה תגובה חיסונית זו כתסמיני מחלה. עקב התגובה החיסונית הנגיף נכחד לחלוטין. כמו כן, בזכות נוגדנים המופיעים בדם אם ישוב הנגיף ויופיע מערכת החיסון תזהה אותו מיד ותחסל אותו.
"כשאדם נתקל לראשונה בנגיף ההרפס, תהליך הנקרא 'הדבקה ראשונית', תגובתה של מערכת החיסון זהה", מסבירה שריד, "אנחנו יוצרים תגובה חיסונית מסוגים שונים. התגובה החיסונית בסופו של דבר עשויה לסייע בעצירת התרבות הנגיף." אולם ההרפס "מתוחכם" יותר מנגיפים רגילים: לאחר שנעצרת התרבות הנגיף, הוא אינו נעלם מן הגוף אלא מוצא דרכים להסתתר.
"הוא נשאר בתאים ספציפיים, תאי עצב, בצורה של דנ"א שנשאר בגרעיני התאים, בלי שנחוש בו ובלי שיגרום לאיזושהי תגובה חיסונית נוספת, ובלי שבכלל נדע שנדבקנו ושנחשפנו לנגיף. לפעמים אין בכלל סימפטומים בחשיפה הראשונית: בדרך כלל אין."
גנום זה נותר חבוי בתוך תאי העצב במצב לטנטי, רדום. בשלב מאוחר יותר הנגיף עשוי "להתעורר" ולהתחיל שוב להתרבות, כלומר לתקוף שנית. לתהליך זה קוראים שִפעול או ראקטיבציה ולעתים הוא מלווה בתסמינים, אם כי לא תמיד. בשלב זה האדם הנושא את הנגיף עשוי להדביק אחרים דרך פצעים פתוחים או נוזלי גוף, ואף דרך עורו. שפעול הנגיף גורר תגובה חיסונית נוספת, שלאחריה חוזר הנגיף שוב למצב של לטנטיות. "כך", אומרת שריד, "מה שמאפיין את נגיפי ההרפס וייחודי להם זה שההדבקה בהם מוגדרת כהדבקה נצחית, ובמהלך הדבקה יש אירועים ספוראדיים של ראקטיבציה."
שריד מוסיפה ואומרת כי במצבו החבוי הנגיף מבטא מעט מאוד גנים ויראליים, ולכן אין כיום שום דרך לזהותו ולהכחידו. "אי אפשר לטפל בפרט שנדבק בנגיף הרפס ולגרום לו לאבד את הנגיף. יתר על כן, אין היום כלים לעכב את שלב השפעול. עד היום איננו מבינים לחלוטין מהם האותות שמניעים את תהליך הראקטיבציה." עם זאת, ישנם גירויים שעשויים לעודד את התפרצות הנגיף, כגון דלקות מסוימות, חשיפה לאור השמש או חשיפה לקרינה אולטרה סגולה.
הטיפולים האנטי-הרפטיים הקיימים היום מיועדים לטיפול רק לאחר שהנגיף "מתעורר", כאשר מופיעים תסמינים כגון "פצעי קור" באזור השפתיים. טיפולים אלה פוגעים בצורות שונות ביכולת הנגיף להתרבות, לדוגמה על-ידי פגיעה באנזים שאחראי לסינתזת חומצות הגרעין של הנגיף או פגיעה סלקטיבית בתאים שמודבקים בנגיף תוך כדי הרג התאים האלה.
החוקרים מאמינים כי בדומה לטיפולים אחרים, התכשיר שפיתחו יתאים לטיפול בנגיף בעת השפעול. טיפול כזה עשוי לבוא בצורת משחה שתימרח על פצעים פתוחים, שדרכם מועבר הנגיף, ובכך תמנע את העברת הנגיף לאנשים אחרים ולאזורים אחרים בגוף. יתר על כן, טיפול מסוג זה עשוי למזער ולצמצם את הסימפטומים.
שריד מוסיפה כי מלבד משחות המיועדות לטיפול במחלת ההרפס, ייתכן כי אפשר יהיה להשתמש בתכשיר הננו-טכנולוגי כטיפול מנע ולשלבו, לדוגמה, במיקרוביצידים (microbicides), שהם חומרים בצורת ג'ל, משחה, "פילם" וכדומה, המשמשים כאמצעי מניעה נגד פתוגנים המועברים במגע מיני. היום נעשה מחקר לפיתוח חומרים כאלה, בעיקר למניעת הדבקה ב-HIV.
תרשים המייצג מודל לתיאור מנגנון העיכוב
חומר למחשבה
אחד האתגרים העומדים בפני פיתוח תכשיר שישמש בטיפול שגרתי הוא שאלת הרעילות. כזכור, התכשיר מונע מנגיף ה-HSV1 להתחבר אל הפרן סולפט הנמצא על פני התא; קיים סיכון שנוכחותו תמנע אינטרקציות רצויות בין תאים לבין גופים אחרים: "הפרן סולפט נמצא כמעט על כל התאים", מציינת שריד. "הוא מתווך אינטראקציות של התאים עם הרבה מאוד מולקולות חוץ-תאיות, ואינטראקציה של התאים בינם לבין עצמם.
לכן ננו-חלקיקים כאלה גם עשויים להתערב בפיזיולוגיה של התא באופן נורמלי. בדקנו ונוכחנו שהננו-חלקיקים הספציפיים שלנו אינם רעילים לתאים, אבל לא נוכל להגיד בוודאות שאם היינו בודקים כל אחד ואחד מהמאפיינים השונים של תפקוד התא התקין, לא היינו רואים שינויים ספציפיים שחלים בתהליכים מוגדרים." שריד מוסיפה כי השפעה כזו לא תהיה ייחודית לתכשיר, שכן כל טיפול שנותנים עשוי להשפיע על הרבה מאוד "מוקדים".
בהקשר זה המדענים מעוניינים להחליף את ליבת הננו-חלקיקים מכסף לחומר שמתפרק בגוף. הליבה אינה חשובה; תפקידה היחיד הוא לשאת את מולקולות ה-MES. חוסר חשיבותה של הליבה הומחש בניסויים שערכו ברעם-פינטו וד"ר שוקלה עם ננו-חלקיקים בעלי ליבת זהב (שאף הוא אינו פריק בגוף). השפעתם של ננו-חלקיקים אלה על פעולת נגיף ההרפס הייתה זהה לזו של ננו-חלקיקי ה-Ag-MES. אף על פי שקיימים כיום תכשירים המבוססים על ננו-חלקיקי מתכת, לטיפולים אנטי-בקטריאליים ולטיפול נגד כוויות, לדוגמה, יש חומרים "ידידותיים" יותר לגוף, בייחוד כשמדובר בתכשירים המיועדים לבליעה.
הצעד הבא במחקר הוא להבין את התהליכים המתרחשים בין הננו-חלקיק, התא והנגיף אשר מביאים בסופו של דבר לעיכוב פעולת הנגיף. כמו כן, החוקרים מעוניינים לחקור את יעילות התכשיר בעיכוב סוגים נוספים של נגיפים. שריד מסכמת: "אנחנו חושבים שהמנגנון, שעל פיו אנחנו סבורים שהתכשיר שלנו עובד, יעכב גם את הנגיף הקרוב להרפס סימפלקס 1, הנקרא הרפס סימפלקס וירוס מסוג 2 (HSV2), שקשור יותר להדבקה במערכת המין. יתרה מזאת, HIV הוא גם נגיף שמסתייע בהפרן סולפט לצורך ההדבקה. ייתכן כי תכשיר כזה יכול גם לעכב הדבקה ב-HIV."
קרן מרון היא כתבת לענייני מדע ועורכת.
לקריאה נוספת:
Baram-Pinto D, Shukla S, Perkas N, Gedanken A, & Sarid, R. Inhibition of herpes simplex virus type 1 infection by silver nanoparticles capped with mercaptoethane sulfonate. Bioconjugate Chem. 20, 1497-1502 (2009).
הכתבה התפרסמה במגזין גלילאו,ינואר 2010
לעשיית מנוי, לקבלת גיליון מתנה
הכתבות שירתקו אתכם אל מסך המחשב עכשיו ב-Twitter ובפייסבוק
גולשים שקראו כתבה זו התעניינו גם ב:
