בגילוי האינטראקציות המולקולריות בין פיברין לחלבון הספייק SARS-CoV-2, חוקרים סוללים את הדרך לטיפולים ממוקדים שיכולים לרסן את ההשפעות ההרסניות של נגיף הקורונה הארוך.
פיברין מניע דלקת טרומבו ונוירופתולוגיה ב-COVID-19. קרדיט תמונה: חואן גארטנר / Shutterstock
במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת טֶבַעצוות גדול של חוקרים בארצות הברית סיפק הוכחות לכך לפיברין תפקיד מרכזי בהנעת דלקת תרומבו (האינטראקציה המזיקה בין קרישה לדלקת) ונוירופתולוגיה במחלת הקורונה 2019 (COVID-19). הם גם בחנו את הפוטנציאל של אימונותרפיה ממוקדת פיברין כטיפול הן ב-COVID-19 החריף והן ב-COVID-19 הארוך.
רֶקַע
נגיף הקורונה הארוך הפך לדאגה משמעותית לבריאות הציבור, עם קרישה וסיבוכים נוירולוגיים המתעוררים במהלך זיהום חריף ונמשכים לשלב הפוסט-אקוטי, ותורמים לתחלואה ולתמותה. בעיות אלו משפיעות על חולים בכל קבוצות הגיל, כולל אלו עם זיהומים קלים או פורצי דרך. קרישי דם מתמשכים ועמידים, למרות נוגד קרישה נאות, מרמזים על מנגנונים בסיסיים שעדיין לא מובנים במלואם. האינטראקציה בין קרישיות יתר, תגובה חיסונית וסיבוכים נוירולוגיים ב-COVID-19 מדגישה את הצורך במחקר נוסף כדי לחשוף את המנגנונים המדויקים המניעים את הסיבוכים הללו ולפתח טיפולים יעילים.
לגבי המחקר
עכברי C57BL/6 ו-K18-hACE2 שימשו במחקר זה, שהתקבלו ממעבדת ג'קסון וממקורות אחרים, ושוכנו בתנאים סטנדרטיים. עכברים בני 3 עד 7 חודשים משני המינים שימשו לניסויים שנערכו במכון להערכה והסמכה של טיפול בבעלי חיים במעבדה (AAALAC) המוסמכת למתקן ביובטיחות בבעלי חיים ברמה 3 (ABSL3) במכוני גלדסטון, בהתאם להנחיות המוסדיות.
פלזמה ציטראטית אנושית ותאי דם מונו-גרעיניים היקפיים (PBMCs) היו ממקור מסחרי, ללא משתתפים אנושיים מעורבים ישירות. חלבון ספייק רקומביננטי של תסמונת הנשימה החריפה Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) הופק בתאי שחלות אוגר סיני (CHO), טוהר והשתמש במבחנים שונים.
פילמור פיברין בפלזמה אנושית הוערכה על ידי מדידת עכירות לאחר התחלת קרישה עם תרומבין וסידן כלורי. מיקרוסקופ אלקטרוני סריקת (SEM) ניתחה קרישי פיברין שנוצרו על פרוסות סיליקון, ולאחר מכן עיבוד תמונה עם תמונות של המכון הלאומי לבריאות (NIH).
לוחות ELISA מצופות בפיברינוגן או פיברין שימשו כדי לחקור את אינטראקציות הקישור הספציפיות של חלבון הספייק, שזוהה עם נוגדנים ספציפיים. שיטות נוספות כללו מערכי פפטידים, מיפוי אפיטופים, סריקת אלנין, מודלים מבניים ומחקרי עגינה כדי לחקור את האזורים המדויקים בתוך פיברינוגן וספייק המתווכים את האינטראקציה ביניהם.
ניסויים in vivo כללו הזרקת חלבון ספייק ופיברינוגן מסומנים לעכברים, ולאחר מכן הדמיית רקמות. בוצעו עמידות של קרישי פיברין לעיכול פלסמין, זיהוי מיני חמצן תגובתיים (ROS) במקרופאגים ובדיקות אימונו שונות. ניתוח הנתונים הבטיח קפדנות סטטיסטית, ותמך במסקנות החזקות של המחקר.
תוצאות המחקר
לאור התדירות והחומרה הגבוהים יותר של קרישי דם חריגים בחולי COVID-19 בהשוואה לזיהומים אחרים בדרכי הנשימה, ההשערה הייתה ש-SARS-CoV-2 עשוי להיקשר ישירות לפיברינוגן, לקדם היווצרות קריש ולשנות את המבנה והתפקוד של הקריש. בדיקת חיבור בשלב מוצק אישר את האינטראקציה הספציפית בין פיברינוגן/פיברין לחלבון הספייק SARS-CoV-2, וזיהה אתרי קישור מרכזיים בשתי המולקולות. זה כלל את המוטנט ספייק S1(N501Y), המגביר את ההעברה הנגיפית והקשירה לאנזים 2 הממיר אנגיוטנסין (ACE2). הזיקה של הספייק לפיברין הייתה נמוכה יותר מאשר ל-ACE2, עם זאת נמצא כי פיברינוגן מצטבר יחד עם חלבון הספייק והתמקם יחד עם ספייק בריאות של עכברים נגועים. זה מצביע על כך שפיברין וספייק מתקשרים הן בתמיסה והן בתוך הרקמות.
כדי להמשיך ולחקור את אזורי הקישור, מערך פפטיד פיברינוגן מותאם אישית זיהה אתרי קישור מרכזיים בשרשרות פיברינוגן Bβ ו-γ, ומיפה אותם לאזורים ספציפיים בחלבון הספייק. עגינה חישובית סיפקה מודלים שהדגימו קשר הדוק בין אתרי הקישור הללו, ואיששו את האינטראקציה ברמה מולקולרית.
בדיקות שלאחר מכן גילו שחלבון ספייק משנה את מבנה קרישי הפיברין ומגביר את עכירות הקריש, מה שמצביע על קרישים צפופים ועמידים יותר, כפי שנצפה במחלות תרומבואמבוליות ובחולי COVID-19. בנוסף, הספייק עיכב את הפירוק של פיברין על ידי פלסמין, מה שמצביע עוד יותר על כך שהספייק תורם ליצירת קרישים עמידים לפיברינוליזה. עמידות זו לפירוק עשויה להיות גורם מפתח בהתמדה של דלקת וסיבוכים הקשורים לקרישיות ב-COVID ארוך. ספייק גם הגביר את הדלקת הנגרמת לפיברין, כפי שמוצג על ידי שחרור מוגבר של ROS ממקרופאגים.
מחקרי מוטגנזה איתרו את האינטראקציה בין ספייק לאפיטוף ספציפי בשרשרת הפיברינוגן γ, שהיא חיונית לקשירת הקולטן CD11b המעורב בהפעלה חיסונית. חסימת האפיטופ הספציפי הזה עם נוגדן חד שבטי, 5B8, לא רק עיכבה את האינטראקציה בין פיברין לספייק אלא גם הפחיתה את שחרור ROS מוגבר ספייק, מה שמעיד על מנגנון טיפולי פוטנציאלי להפחתת היווצרות קריש ודלקת. In vivo, הזרקה משותפת של פיברינוגן וספייק למוח העכבר הגבירה את התגובתיות המיקרוגליאלית הנגרמת על ידי פיברין, והדגישה את התפקיד הפרו-דלקתי של פיברין בנוכחות חלבון ספייק SARS-CoV-2.
מסקנות
לסיכום, המחקר מגלה שלפיברינוגן תפקיד מרכזי בהנעת דלקת טרומבו ונוירופתולוגיה ב-COVID-19, לא רק כתוצאה מדלקת מערכתית אלא כמשתתף פעיל בתהליך המחלה. האינטראקציה של פיברינוגן עם חלבון ספייק SARS-CoV-2 מובילה להיווצרות קריש חריגה, דלקת יתר והשפעות ישירות על מיקרוגליה במוח, מה שתורם לתסמינים הנוירולוגיים שנצפו ב-COVID-19. נוגדן אנטי פיברין 5B8 נמצא חוסם רבות מההשפעות הפתולוגיות הללו, ומספק הגנה כפולה על ידי הפחתת דלקת פקקת וגם ניוון עצבי. הדיכוי של פיברין של פעילות תאי NK מדגיש עוד יותר את תפקידו בוויסות התגובה החיסונית, דבר שעלול לפגוע בפינוי נגיפי ולהחמיר את חומרת המחלה. מנגנון זה יכול להיות משמעותי הן ב-COVID החריף והן ב-COVID, שבו שקיעת פיברין מתמשכת עשויה לתרום לדלקת מתמשכת ולירידה קוגניטיבית. המחקר גם מצביע על הפוטנציאל של טיפולים ממוקדי פיברין להפחתת דלקת תרומבואית ולהגן מפני נזק נוירולוגי ב-COVID-19 מבלי לפגוע בדימום תקין, מה שמציע דרך טיפולית מבטיחה לחולים הסובלים מהשפעות ארוכות הטווח של COVID-19.
