הווריאנט מתחיל בתוכנו

מגפת הקורונה, ובשמה המדויק COVID-19, פרצה בשלהי 2019 והתפשטה במהירות ברחבי העולם. אף שנגיף הקורונה, SARS-CoV-2, מצויד במערכת יעילה של תיקון שגיאות (מוטציות), הוא אינו חסין ממוטציות. ואכן, כפי שכולנו יודעים כיום, הנגיף “התפצל” לווריאנטים שונים בעקבות לחצים אבולוציוניים שונים הפועלים עליו באוכלוסיות שונות. כדי להקל על הציבור קבע ארגון הבריאות העולמי כי הווריאנטים לא יקבלו שמות מורכבים אלא ייקראו על שמן של אותיות האלף-בית היווני: הווריאנט הבריטי קיבל את השם אלפא, הדרום-אפריקאי – בטא, הברזילאי – גמא, ההודי -דלתא, וכן הלאה.

ד”ר יותם בר-און (משמאל) והדוקטורנטית דינא ח’טיב

התפתחותם של וריאנטים חדשים היא תוצאה של מוטציות אקראיות וברירה טבעית. רוב המוטציות אינן משנות משמעותית את יכולותיו של הנגיף לשרוד ולהדביק, אולם חלקן מקנות לו יתרון משמעותי ולכן נשמרות ומתפשטות באוכלוסייה. בהקשר של המגפה הנוכחית מדובר במוטציות בחלבון הספייק – ראש החץ של הנגיף, המאפשר לו לחדור לתאי גופנו.

קבוצות מחקר רבות עוסקות כיום במנגנון של התפתחות וריאנטים חדשים של קורונה, זאת באמצעות אנליזה של הווריאנטים ושל האבולוציה שלהם, בעיקר האבולוציה של חלבון הספייק. מחקרים אלה איפשרו לפתח במהירות חסרת תקדים חיסוני mRNA ייעודיים ויעילים שבלמו את המגפה במידה רבה. אף שלא הביסו את המגפה לחלוטין הם צמצמו את נזקיה בחיי אדם, בעומס על מערכות הבריאות ובפגיעה בשגרת החיים, זאת בעיקר באוכלוסיות המצטיינות בשיעורי התחסנות גבוהים.

המשותף למחקרים אלה, רובם ככולם, הוא ההתמקדות בדינמיקה של היווצרות וריאנטים ברמת האוכלוסייה ובווריאנטים ה”פעילים” יותר מבחינת ההדבקה באוכלוסייה. מחקר שנערך בטכניון וראה אור בכתב העת PLOS Pathogens שופך אור על נישה שכמעט לא נחקרה: התפתחות וריאנטים חדשים ברמת הפרט, כלומר בגופו של האדם היחיד בתקופת מחלתו. את המחקר הובילו ד”ר יותם בר-און והדוקטורנטית דינא ח’טיב מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט.

המחקר מסכם שנה וחצי של עבודה ומבוסס על פלטפורמה ניסויית שד”ר בר-און החל לפתח בתקופת הפוסט-דוקטורט. פלטפורמה זו, שפותחה בתחילה במסגרת חקר נגיף HIV, הותאמה בשנתיים האחרונות לנגיף הקורונה. טכנולוגיה זו, המספקת ריצוף ברמת הנגיף הבודד, מאפשרת למפות את הגנום של הנגיף הבודד וכך להשוות בין וריאנטים שונים המתפתחים במערכת הנשימה של החולה. יתר על כן, היא מזהה נגיפים הנמצאים בתאי הרקמה במינון נמוך מאוד שאינו מאפשר את גילויים בשיטות פשוטות יותר.

ד”ר יותם בר-און

במחקר גילו החוקרים מוטציות שונות שאינן נכללות במאגרי המידע הקיימים ואפילו וריאנט חדש שלא היה מוכר עד כה. בנוסף, הם בחנו גם את יעילותם של החיסונים הקיימים כלפי וריאנטים אלה וגילו כי יעילות זו משתנה בהתאם לסוגי המוטציות השונים בחלבון הספייק.

בשורה התחתונה מציגים החוקרים חדשות טובות: המוטציות המתפתחות בגופו של החולה מייצרות, ככלל, וריאנטים בעלי יכולת הדבקה נמוכה יחסית. במילים אחרות, יתכן שווריאנטים אלה אינם יכולים לעבור מאדם לאדם בהדבקה. נתון זה, מדגישים החוקרים, מצריך מחקרי המשך שיאמתו אותו באופן חזק יותר, אולם אלה הממצאים לגבי 10 הווריאנטים שהם בדקו במחקר.

החוקרים זיהו מוטציה ספציפית ב-s2, אחד האתרים בחלבון הספייק, הפוגעת ביעילותם של הנוגדנים הנאבקים בנגיף. לדברי ד”ר בר-און, “זיהוי זה הוא תרומה חשובה להבנת הסתגלות הנגיף לגופו של המארח. אנחנו מעריכים כי הממצאים שלנו עשויים להוביל לאיתור נקודות חולשה של הנגיף – מנגנונים המחלישים את יכולת ההדבקה שלו – ולפיתוח אמצעים חדשים לבלימת ההדבקה.”

דינא ח’טיב

ממצאי המחקר מראים כי ניתוח האבולוציה של הנגיף ברמת הפרט תורמת להבנה טובה יותר של התפתחותו ושל דרכים אפשריות להתמודד עימו באמצעות חיסונים ותרופות. החוקרים, שהתמקדו במוטציות הקשורות לווריאנט אלפא, מעריכים כי ניתוח דומה של וריאנט דלתא – הווריאנט המסוכן בתקופה הנוכחית – עשוי להגדיל את ארגז הכלים העומד לרשות המדע והרפואה במאבק במגפה.

ד”ר יותם בר-און השלים תואר שלישי באוניברסיטה העברית ופוסט-דוקטורט באוניברסיטת רוקפלר. המעבדה בראשותו, בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון, עוסקת ביחסי הגומלין בין נגיפים לאורגניזם המארח במחלות שונות ובהן קורונה ו-HIV.

דינא ח’טיב סיימה תואר ראשון במדעי המעבדה הרפואית במכללת הדסה ותואר שני במדעים ביו-רפואיים באוניברסיטה העברית. היא הצטרפה למעבדת בר-און בטכניון באפריל 2020, זמן קצר לאחר פרוץ המגפה ונכנסה מייד לחקר האבולוציה של נגיף הקורונה. המחקר הנוכחי התבסס על דגימות מאותה תקופה – מהדגימות הראשונות שנלקחו מחולי קורונה בישראל.

המחקר נתמך במענק הקרן הלאומית למדע ונערך בשיתוף המרכז הגנומי בטכניון (NGS) בראשות ד”ר טל כץ-אזוב, המרכז הלאומי לשפעת ונגיפי נשימה בבית החולים שיבא בראשות ד”ר מיכל מנדלבוים וצוות מידג”ם – בנק דגימות ביולוגיות אנושיות לצורכי מחקר במרכז הרפואי רמב”ם.

למאמר בכתב העת PLOS Pathogens  לחצו כאן