כמעט 40 שנה לאחר זיהוי ה-HIV לראשונה, הנגיף ממשיך בצעדה ההרסנית שלו על פני הגלובוס. כיום, 38 מיליון אנשים חיים עם HIV, ובכל שנה מביאים 1.5 מיליון זיהומים חדשים ועוד 650,000 מקרי מוות – בעוד שלכמעט 10 מיליון אנשים עדיין אין גישה לתרופות מצילות חיים. למרות עשרות שנים של מחקר אינטנסיבי והתקדמות יוצאת דופן בטיפול, מטרה אחת נותרה מחוץ להישג יד: חיסון המספק הגנה מתמשכת.
כעת, צוות מדענים ב-Scripps Research קיבל מענק של 6.9 מיליון דולר לחמש שנים מהמכון הלאומי לבריאות (NIH) כדי להתמודד עם האתגר הספציפי הזה. בראשותו של בריאן ברייני, פרופסור חבר של המחלקה לאימונולוגיה ומיקרוביולוגיה, הפרויקט השיתופי ישלב את המומחיות של חוקרים על פני התמחויות. משתפי הפעולה בפרויקט כוללים את רנן דה קרוואלו, עוזר פרופסור במחלקה לאימונולוגיה ומיקרוביולוגיה; אנדרו וורד, פרופסור במחלקה לביולוגיה מבנית וחישוב אינטגרטיבית; ודארל אירווין, פרופסור וסגן יו"ר המחלקה לאימונולוגיה ומיקרוביולוגיה.
למדנו כיצד ליצור תגובות חיסוניות ראשוניות חזקות בחולים, אבל לא פיצחנו את הקוד להפיכתם לעמידים מספיק לטיפול ב-HIV. הפרויקט הזה עוסק בזיהוי המתכון הספציפי – המרכיבים הנכונים, הכמויות הנכונות, העיתוי הנכון – שיוצר הגנה שנמשכת שנים או עשורים ולא חודשים."
בריאן ברייני, פרופסור חבר, המחלקה לאימונולוגיה ומיקרוביולוגיה, מכון המחקר סקריפס
בעקבות 'פירורי לחם' חיסוניים
מרכיב מרכזי אחד הוא מינוף מודל עכבר חדש מהמעבדה של דה קרוואלו המאפשר למדענים לתייג תאי חיסון כשהם מגיבים לחיסון ולאחר מכן להשתמש בתגים אלה כדי לעקוב אחר מסעות התאים במשך חודשים. בעוד שחלק מהתאים המופעלים בחיסונים מתפוגגים במהירות, אחרים הופכים לתאי פלזמה ארוכים (LLPCs) – מפעלי הנוגדנים הייעודיים של מערכת החיסון שיכולים לספק הגנה מפני וירוסים במשך שנים או אפילו עשרות שנים.
"עכשיו אנחנו יכולים להחתים את התאים האלה בדיוק מדהים, לדעת בדיוק מתי הם נוצרים ולעקוב אחר מה שעובר עליהם", מסביר דה קרוואלו. "זה כמו להשאיר פירורי לחם דרך מערכת החיסון – אנחנו יכולים לראות אילו חיסון גישות מובילות את התאים בדרך להגנה ארוכת טווח."
זיהוי המרכיבים הנכונים
מעבר למעקב אחר תאי מערכת החיסון, בריני והמעבדה שלו יתמקדו בניתוח כיצד תאים בודדים מגנים מפני הנגיף. הצוות ישתמש בטכניקה מתקדמת הנקראת מולטי אומיקה חד-תאית, המנתחת שכבות מרובות של פעילות התא כדי לספק תמונה מלאה יותר של אופן פעולתו של כל תא.
גישה זו חיונית להבנת תהליכים ביולוגיים מורכבים, מחלות והשפעות טיפוליות שאולי החוקרים החמיצו אחרת. על ידי יצירת פרופיל של אלפי תאים ושילוב סוגים מרובים של נתונים, הקבוצה של ברייני תזהה את החתימות המולקולריות המנבאות אילו תאים מופעלי חיסון מיועדים להפוך ל-LLPCs ולספק הגנה מתמשכת מפני HIV.
בהתבסס על יכולתם ליצור פרופיל הדוק של תאי חיסון, וורד וצוותו ישתמשו בטכניקת הדמיה הנקראת מיפוי אפיטופים פוליקלוניים במיקרוסקופ אלקטרוני (EMPEM), אשר חושפת במהירות כיצד נוגדנים מסוימים נקשרים לנגיף והאם הם מסוגלים לספק הגנה.
"אנחנו כבר לא רק מודדים את רמות הנוגדנים", אומר וורד. "אנחנו רואים את הפרטים המבניים של מה שהמערכת החיסונית בונה בתגובה לכל תכנון חיסון. רמת התובנה הזו מרגשת".
בינתיים, הצוות של אירווין יעסוק בדרכים לשיפור והרחבת ההגנה על החיסונים על ידי לימוד האופן שבו נוצרים LLPCs. התמקדות מרכזית היא על אדג'ובנטים, תוספי חיסון שיכולים לשפר את התגובה החיסונית. לא כל החיסונים דורשים אותם, אבל הצוות שואף לקבוע כיצד אדג'ובנטים עשויים להגביר את ייצור LLPC ולשפר את עמידות החיסון.
"ההבנה כיצד LLPCs יכולים לתמוך בהגנה מפני HIV תגרום לתובנות חדשות כיצד לפתח חיסונים טובים יותר", אומר אירווין. "זיהוי התפקיד הפוטנציאלי של אדג'ובנטים בשיפור חיסון יכול לקרב אותנו למציאת המרכיבים המושלמים".
בונים לעתיד
ההשלכות של פרויקט זה מגיעות הרבה מעבר ל-HIV: שיפור עמידות החיסון עשוי להאיץ את המאמצים נגד שפעת, מלריה ומחלות אחרות שבהן הגנה מתמשכת נותרה חמקמקה. על ידי חיבור שיטתי של עיצובי חיסונים לתוצאות חיסוניות ארוכות טווח, הצוות מקווה ליצור מפת דרכים שתשנה את האופן שבו חיסונים בנויים – לא רק עבור HIV, אלא עבור כל מחלה שבה ההגנה צריכה ללכת רחוק.
"מציאת חיסון יעיל ועמיד לאורך זמן יכולה לשפר משמעותית את תוצאות בריאות הציבור העולמיות", אומר בריני. "אנחנו נרגשים לעבוד חוצה תחומים כדי למצוא נתיב לעבר מטרה זו."
