חוקרי דיוק פתחו שדרה חדשה במתקפה נגד נגיפי שפעת על ידי יצירת חיסון המעודד את המערכת החיסונית לכוון לחלק משטח הנגיף שהוא פחות משתנה.
הגישה שלהם עבדה היטב בניסויים עם עכברים וחמוסים ועשויה להוביל לחיסוני שפעת בעלי הגנה רחבה יותר ופחות הסתמכות על זריקה שנתית המותאמת לגרסאות של אותה שנה של הנגיף. אפילו עם חיסונים, שפעת הורגת כחצי מיליון איש בכל שנה ברחבי העולם.
גישת החיסון החדשה הזו, שתוארה ב-1 במאי בכתב העת מדע רפואה מתרגמת, הוא חלק ממאמץ בן 5 שנים לפתח חיסון נגד שפעת אוניברסלי לאורך זמן שיצליח לסכל את כל הגרסאות של הנגיף. (סרטון HEATON https://youtu.be/fjCyMqqXbvs?feature=shared)
זני שפעת מכונים באמצעות קוד קיצור, H5N1 למשל, המתאר אילו טעמים של שני חלבוני שטח מסוימים הוא נושא. ה-H (לפעמים HA), הוא המגלוטינין, חלבון בצורת סוכרייה על מקל הנקשר לקולטן בתא אנושי, הצעד הראשון לקראת הכנסת הנגיף לתוך התא. ה-N הוא neuraminidase, חלבון שני המאפשר לנגיף שנעשה לאחרונה לברוח מהתא המארח ולהדביק תאים אחרים.
"על חלקיק הנגיף, יש פי חמישה עד 10 יותר המגלוטינין מאשר נוירמינידאז", אמר ניקולס היטון, דוקטורט, פרופסור חבר לגנטיקה מולקולרית ומיקרוביולוגיה ב-Duke שהוביל את המחקר. "אם ניקח את הדם שלך כדי לראות אם אתה צפוי להיות מוגן מפני זן של שפעת, היינו מודדים מה הנוגדנים שלך עושים להמגלוטינין כמדד הטוב ביותר של מה שסביר שיקרה לך. המתאמים החזקים ביותר של הגנה יש קשור לחסינות מכוונת המגלוטינין."
חיסונים מלמדים את מערכת החיסון להגיב לחלקים מהנגיף שהותאמו במיוחד לגרסאות השפעת שצפויות להיות המאיימות ביותר בעונת השפעת הקרובה. הסיבה שאנחנו צריכים חיסון חדש לשפעת בכל סתיו היא לא בגלל שהחיסון נשחק; זה בגלל שנגיף השפעת משנה כל הזמן את חלבוני השטח שחיסונים מכוונים אליהם.
חיסוני שפעת – ומערכות חיסון – נוטים לכוון ל"ראש" דמוי הנורה של ההמגלוטינין ולא לגבעול. אבל גם הפרטים של אזור ראש זה משתנים ללא הרף, ויוצרים מרוץ חימוש בין עיצוב חיסונים לוירוסים. הגבעול, לשם השוואה, משתנה הרבה פחות.
מספר קבוצות עברו ועשו מוטציה ניסיוני של ההמגלוטינין כולו ושאלו 'אילו אזורים יכולים לשנות ועדיין לאפשר להמגלוטינין לתפקד?' והתשובה היא שאי אפשר באמת לשנות את הגבעול ולצפות שהוא ימשיך לתפקד".
ניקולס היטון, דוקטורט, פרופסור חבר לגנטיקה מולקולרית ומיקרוביולוגיה ב-Duke
אז צוות הדוכס ביקש לעצב חלבונים שמעוררים תגובה חיסונית ממוקדת יותר בגבעול ולא בראש. "הנגיף התפתח כך שמערכת החיסון תזהה את אלה (תכונות באזור הראש). אבל אלו הצורות שהנגיף יכול לשנות. זו אסטרטגיה ערמומית", אמר היטון.
באמצעות עריכת גנים, הם יצרו יותר מ-80,000 וריאציות של חלבון ההמגלוטינין עם שינויים בחלק אחד ממש בחלק העליון של תחום הראש ולאחר מכן בדקו חיסון מלא בתערובת של וריאציות אלו על עכברים וחמוסים.
בגלל המגוון הרחב של קונפורמציות הראש המוצגות למערכת החיסון והעקביות היחסית של הגבעולים, חיסונים אלה יצרו יותר נוגדנים לחלק הגבעול של ההמגלוטינין בתגובה. "ההזדמנות של מערכת החיסון לראות את זה (חלק הראש) שוב ושוב ושוב כמו שהיא צריכה נפגעת כי יש שם גיוון", אמר היטון.
בבדיקות מעבדה ובבעלי חיים, החיסון הניסיוני גרם למערכת החיסון להגיב חזק יותר לאזורי הגבעול מכיוון שהם נשארו עקביים. זה הגביר את התגובה החיסונית לחיסון באופן כללי, ובמקרים מסוימים אף שיפר את תגובת הנוגדנים לאזור הראש של החלבון.
"נוגדנים נגד הגבעול עובדים אחרת", אמר היטון. "מנגנון ההגנה שלהם הוא לא בהכרח לחסום את הצעד הראשון של ההדבקה. אז הרעיון שלנו היה, 'מה אם נוכל להמציא חיסון שנותן לשנינו? מה אם נוכל לקבל נוגדנים טובים לראש ובו זמנית גם לקבל נוגדנים לגבעול למקרה שבחירת החיסון הייתה שגויה, או אם יש מגיפה?'"
"בעיקרון, העיתון אומר, כן, אנחנו יכולים להשיג את זה", אמר היטון.
לאחר שניתנה זריקה של החיסון בעל המגוון הרב בכמה ניסויים, 100 אחוז מהעכברים נמנעו ממחלה או מוות ממה שהיה צריך להיות מנה קטלנית של נגיפי שפעת.
השלבים הבאים של המחקר ינסו להבין האם ניתן להשיג את אותה רמת חסינות על ידי הצגת פחות מ-80,000 גרסאות של המגלוטינין.
מחקר זה מומן בחלקו באמצעות חוזה מ-NIH/המכון הלאומי לאלרגיה ומחלות זיהומיות (75N93019C00050). זה היה כרוך גם בשימוש במעבדת ה-Duke Regional Biocontainment Laboratory, שקיבלה תמיכה חלקית לבנייה מה-NIH/NIAID (UC6 AI058607)
ל-Zhaochen Luo וניקולס Heaton יש פטנט על השיטות המשמשות ליצירת ספריות אנטיגנים גדולות עבור מחקר זה.
