מלריה, במיוחד בצורותיה הקשות, נותרה נטל בריאותי וכלכלי עולמי. זה גורם למותם של יותר מ-600,000 אנשים מדי שנה – רובם ילדים אפריקאים מתחת לגיל חמש. במחקר חדש שפורסם בכתב העת טֶבַע, חוקרים מ-EMBL ברצלונה, אוניברסיטת טקסס, אוניברסיטת קופנהגן ומכון המחקר Scripps גילו נוגדנים אנושיים שיכולים לזהות ולמקד חלק מהחלבונים הגורמים למלריה חמורה. פריצת דרך זו עשויה לסלול את הדרך לחיסונים עתידיים או טיפולים נגד מלריה.
מלריה חמורה נגרמת על ידי הטפיל Plasmodium falciparum, אשר מדביק ומשנה תאי דם אדומים. שינויים אלה יכולים לגרום לתאי הדם האדומים להיצמד לדפנות של כלי דם זעירים במוח. זה גורם לפגיעה בזרימת הדם וחסימה של כלי דם קטנים, מה שגורם לנפיחות במוח ועלול להתפתח למלריה מוחית.
חסימת זרימת הדם מונעת בעיקר על ידי משפחה של כ-60 חלבונים ארסיים, הנקראים PfEMP1, הנמצאים על פני השטח של תאי דם אדומים נגועים. סוגים מסוימים של חלבוני PfEMP1 יכולים להיצמד לחלבון אנושי אחר הנקרא EPCR על פני התאים המצפים את כלי הדם. אינטראקציה זו פוגעת בכלי הדם וקשורה קשר הדוק להתפתחות של סיבוכים מסכני חיים.
החוקרים ידעו שכאשר ילדים באפריקה מתבגרים, הם מפתחים חסינות בהדרגה, ובני נוער ומבוגרים כמעט ולא סובלים מסיבוכי מחלה קטלניים. הגנה זו נחשבה כמתווכת על ידי נוגדנים המכוונים ל-PfEMP1.
PfEMP1 הוא חלבון משתנה מאוד ונחשב זמן רב ליעד חיסון קשה מבחינה טכנית. לכן שאלה ארוכת שנים הייתה אם מערכת החיסון יכולה ליצור נוגדנים – חלבונים המזהים ומנטרלים פתוגנים ספציפיים – שיכולים לכוון למגוון הרחב של סוגי PfEMP1 במחזור.
התלבטנו אם נוכל לזהות נוגדן יחיד שיכול לזהות את כולם. והתברר ששיטות ההקרנה האימונולוגיות המשופרות שלנו שפותחו באוניברסיטת טקסס זיהו במהירות שתי דוגמאות של נוגדנים אנושיים יעילים באופן נרחב נגד גרסאות שונות של חלבון PfEMP1. שניהם מכוונים לחלק מהחלבון המכונה CIDRα1 שמקיים אינטראקציה עם קולטן EPCR."
מריה ברנבאו, מחברת בכירה שותפה של המאמר ומנהיגת קבוצות ב-EMBL ברצלונה
לאחר מכן הצוות היה צריך לבדוק אם נוגדנים אלה יכולים גם לחסום בהצלחה את קישור EPCR בכלי דם חיים. ברוב המחלות, ניתן היה לבדוק זאת במודלים של בעלי חיים. עם זאת, עבור מלריה, זה לא אפשרי מכיוון שהחלבונים הארסיים של הטפילים שמדביקים עכברים שונים מאוד מעמיתיהם האנושיים.
החוקרים הביאו גישה חדשנית להתגבר על האתגר הזה. הם פיתחו דרך לגדל רשת של כלי דם אנושיים במעבדה ולהעביר דם אנושי נגוע בטפילים חיים דרך הכלים, ובכך לשחזר את המחלה בצלחת. ניסויים אלה הוכיחו שהנוגדנים הצליחו למנוע מהתאים הנגועים להצטבר, מה שמרמז שהם עשויים לעזור לעצור את החסימה שמובילה לתסמיני מלריה חמורים.
"השתמשנו בטכנולוגיית האיבר-על-שבב שלנו כדי ליצור מחדש מיקרו-כלי מוח בתלת-ממד, שאותם הדבקנו לאחר מכן בטפילי מלריה", אמרה ויולה אינטרויני, פוסט-דוקטורט מארי-סקלודובסקה קירי בקבוצת מריה ברנבאו ב-EMBL ברצלונה והסופרת הראשונה. של העבודה. "הכנסנו את שני הנוגדנים לתוך כלי הדם והתרשמנו עד כמה הם מנעו מתאי דם נגועים להידבק לכלי הדם. זה היה מדהים לראות את העיכוב הנראה בעין."
ניתוח מבני ואימונולוגיה על ידי משתפי פעולה באוניברסיטת קופנהגן ומכון המחקר Scripps גילה כי נוגדנים אלו מונעים קישור טפיל במנגנון דומה – זיהוי שלוש חומצות אמינו שמורות מאוד על CIDRα1. נוגדנים תגובתיים אלה מייצגים ככל הנראה מנגנון נפוץ של חסינות נרכשת למלריה חמורה ומציעים תובנות חדשות לעיצוב חיסון מבוסס PfEMP1 או טיפול המכוון למלריה חמורה.
"מחקר זה פותח את הדלת להתמקד בדרכים חדשות להגנה על אנשים מפני מלריה חמורה, כמו חיסון או טיפולים אחרים", אמר ברנבאו. "זה הודות לשיתוף הפעולה הבינלאומי והבינתחומי שהוא המפתח להבנת מחלות כמו מלריה. משתפי הפעולה שלנו הם מרחבי העולם, חוקרים מלריה מזוויות שונות. אנחנו צריכים להמשיך לעבוד יחד כדי להתמודד עם אתגרים גדולים כמו זה".
היא הוסיפה: "ב-EMBL ברצלונה, אנו מאמינים שהנדסת רקמות וגידול איברים-על-שבב מאפשרים לנו לחקור מחלות עם הרבה יותר מורכבות ופרטים, כמו גם לספק פלטפורמות שימושיות לבדיקת מועמדים לחיסון".
