חוקרים במרכז מקס דלבריק ובמרכז הרפואי האוניברסיטאי המבורג-אפנדורף התחקו באורגנואידים בעור, כיצד זיהום בנגיף הרפס סימפלקס 1 מתקדם בקרב תאי עור שכנים, מה שמעמיק את ההבנה שלנו. העבודה פורסמה ב התקדמות המדע.
רוב האנשים חושבים על וירוס הרפס סימפלקס 1 (HSV-1) כעל בעיה קוסמטית בלבד: הנגיף יכול לגרום להתפרצויות של פצעי קור בשפתיים או בפנים, אשר בדרך כלל מחלימים מעצמם תוך שבועיים. אבל זיהום HSV-1 יכול להיות מרושע יותר. הנגיף מדביק תאי עצב תחושתיים בפנים, שם הוא בדרך כלל נשאר רדום. במקרים נדירים, הוא עובר למערכת העצבים המרכזית וגורם לדלקת מוחית מסכנת חיים. HSV-1 נחקר גם לגבי פוטנציאל למלא תפקיד במחלת אלצהיימר – ההתמדה שלו לכל החיים במערכת העצבים שלנו עלולה בסופו של דבר לפגוע בתאי עצב.
לד"ר עמנואל ויילר, מדען במעבדה לביולוגיה של RNA ולרגולציה לאחר תעתיק במרכז מקס דלבריק, היה עניין רב שנים להבין כיצד הנגיף גורם למחלה. כעת הוא ומשתפי פעולה במרכז הרפואי האוניברסיטאי המבורג-אפנדורף (UKE) עקבו צעד אחר צעד כיצד HSV-1 מדביק את השכבות המרובות של תאי העור. באמצעות שימוש באורגנואידים עוריים נושאי שיער אנושיים כמודל, החוקרים מיפו את אופן התפשטות הנגיף ואילו מולקולות איתות תאים משחררים לשכניהם לאחר ההידבקות.
צוות המחקר כלל את ד"ר Manja Czech-Sioli, מחברת הבכירה של המאמר ב-UKE, ד"ר סילביה אלברטיני, שותפה לכותבת הראשונה עם Wyler, וד"ר ניקול פישר. אלברטיני ופישר הם גם מדענים ב-UKE.
"היה מרתק לראות איך הנגיף מתפשט דרך הרקמה האורגנואידית, מסוג תא אחד למשנהו, וגם איך כל סוג תא מגיב אליו", מוסיפה צ'כית-סיולי.
מעקב אחר HSV-1 בעור תלת מימד
העור בנוי כמו כריך בשכבות. השכבה החיצונית המגנה היא האפידרמיס, המורכבת בעיקר מקרטינוציטים. מתחתיו יושב הדרמיס, שכבת תמיכה עשירה בפיברובלסטים. זקיקי שיער עוברים בשכבות אלו, המכילות גם סיבי עצב תחושתיים.
האורגנואידים של העור שסופקו על ידי הקבוצות של Manja Czech-Sioli וניקול פישר ב-UKE אפשרו לצוות לחקור זיהום במודל רקמה תלת מימדי מורכב. בעוד שתרביות תאים שטוחות יכולות לחשוף כיצד נגיפים מתנהגים בסוג תא אחד, האורגנואידים הללו מכילים רבות מהתכונות של עור אנושי בפועל: תאי אפידרמיס, תאי עור, זקיקי שיער ותאים דמויי עצבים. כתוצאה מכך, הם משמשים מודל טוב יותר לאופן התקדמות זיהום HSV-1.
הצוות מצא שהנגיף לא הדביק כל סוג של תאי עור באותו אופן. פיברובלסטים בדרמיס נשאו כמויות גדולות של וירוס מוקדם במהלך ההדבקה. קרטינוציטים בזאליים, היושבים באפידרמיס התחתון, וכמה סוגי תאי זקיקי שיער נשאו כמויות נמוכות יחסית, גם כאשר תאים נגועים היו בקרבת מקום. רק מאוחר יותר הנגיף הגיע לזקיקי שיער ונוירונים תחושתיים, מה שמצביע על כך שלשני סוגי התאים עשויה להיות עמידות מהותית לנגיף.
כיצד תאים שכנים מגיבים לזיהום
לאחר מכן שילבו החוקרים הדמיה עם תעתיק מרחבי, המודד את פעילות הגנים בתאים בודדים תוך שמירה על מקומם ברקמות. זה איפשר להם לחקור את הקצה המוביל של הזיהום – האזור שבו HSV-1 הגיע זה עתה לתאים חדשים – ולזהות אילו גנים הופעלו.
בחזית הזיהום, פיברובלסטים עוריים הפעילו IER3, גן הידוע כמגיב ל-HSV-1, למשל, וקרטינוציטים בזאליים הגבירו את הביטוי של IRF3, מווסת של הגנה אנטי-ויראלית. הם גם מצאו שבני משפחת מולקולות האיתות ממשפחת הגידולים הנמקים (TNF) מופעלים בצורה מתואמת מרחבית.
"TNFs מפעילים את המערכת החיסונית ועשויים להתגלות כשחקן מרכזי בקביעת עד כמה הגוף שלנו יכול לשלוט בזיהום", מסביר ויילר.
מודלים אורגנואידים עתידיים הכוללים תאי חיסון וכלי דם יכולים לעזור לחוקרים ללמוד כיצד הגוף שולט ב-HSV-1 לפני שהוא מגיע לעצבים, מדוע תאים מסוימים מאטים את הנגיף בעוד שאחרים תומכים בשכפול, וכיצד הזיהום והדלקת שלאחר מכן פוגעים ברקמה.
