בגילוי פורץ דרך, החוקרים ממכללת הרפואה של אוניברסיטת פלורידה באוניברסיטת אטלנטיק, זיהו מנגנון שלא נראה מעולם, המאפשר לנגיף החיסון האנושי מסוג 1 (HIV-1) כדי להתחמק מהגנות הטבעיות של הגוף ולהשתמש בו כדי לתמוך בהשרדותו ושכפולו.
"הפרצה?" תהליך ביולוגי הכרוך ב- RNAs מעגליים (circRNA), המהווים "לולאה" או מעגל בתוך תאים – בניגוד למולקולות RNA רגילות המעוצבות כמו קו ישר. צורה לולאה זו הופכת את CircRNAs ליציבים בהרבה ומאפשרת להם להתנהג כמו ספוגים – להשרות מיקרו -רנ"א (miRNAs) ולמנוע מהם לבצע את העבודות הרגילות שלהם כמו שליטה באילו גנים מופעלים או כבויים.
למרות שמדענים גילו בעבר אלפי CircRNA בתאים אנושיים ובעלי חיים, רק מספר קטן נמצא בנגיפים-בעיקר בנגיפי DNA גדולים כמו הרפס ווירוסים, כולל נגיף הרפס סימפלקס ונגיף אפשטיין-באר. לנגיפים אלה יש גנומים גדולים ויכולים להישאר מוסתרים בגוף במשך שנים לפני שהם שוב פעילים.
תוצאות המחקר, שפורסמו בכתב העת NPJ Viruses, מסמנות את העדויות הניסיוניות הראשונות לכך שה- HIV-1 המייצר circRNAs שהופקו מגנום רטרו-ויראלי משולב, ומציעים נקודת מבט חדשה על ביולוגיה של HIV. ממצאים אלה חושפים שכבה נסתרת בעבר של מחזור החיים של HIV-1, ושופכת אור על האופן בו הנגיף משפר את ההתמדה, שכפול ויכולתו להתחמק ממערכת החיסון. הם מצביעים גם על אסטרטגיה חדשה בה נגיף משתמש כדי לשרוד, ומציעים לחוקרים יעד חדש במאבק נגד אחד הפתוגנים העמידים ביותר בעולם.
ידענו ש- RNA מעגליות מופיעות בנגיפי DNA כמו אפשטיין-באר ונגיף הפפילומה האנושי, אבל לראות שהם נוצרים על ידי נגיף RNA כמו HIV-1 זה מרגש להפליא. HIV-1 הוא ייחודי-הוא משתלב בגנום המארח וחוטף את מכונות עיבוד ה- RNA של התא, ומעניק לו יכולת נדירה בקרב נגיפי RNA לייצר RNA מעגליים יציבים אלה. "
מאסימו קפוטי, דוקטור
הצוות זיהה לפחות 15 CircRNAs HIV-1 מובחנים ואישר את נוכחותם בטכניקות מולקולריות מתקדמות וכלי רצף.
"כאשר HIV מדביק את הגוף, תאי חיסון מסוימים הנקראים תאי CD4+ T מגיבים על ידי הגדלת רמות של שני מיקרו-רנ"א-miR-6727-3p ו- miR-4722-3p-שעוזרים ככל הנראה להילחם בנגיף," אמר קפוטי. "אבל נראה כי HIV נלחם על ידי ייצור CircRNAs המלוכדים את המיקרו -רנ"א האלה. זה מחליש את התגובה החיסונית ועוזר לנגיף ליצור יותר עותקים מעצמו. זה מרמז כי ה- RNA המעגלי של HIV עשוי לעזור לשמור על תאים נגועים לחיות ולאפשר לנגיף להישאר מוסתר בגוף במשך זמן רב – אחת הסיבות העיקריות לכך שה- HIV כל כך קשה לרפא."
בדרך כלל, miRNA מסוימים קיימים ברמות נמוכות, אך הם גדלים כאשר אדם נגוע ב- HIV. כדי להילחם בחזרה, HIV הופך את Circrnas הספגים את המירנה הזו ומחלישים את הגנת הגוף. זה מאפשר לנגיף להמשיך להתרבות.
"אחד הסירקראנות הנפוצות ביותר שנעשו על ידי HIV, המכונה Circ23, כולל חלקים מהקוד הגנטי של הנגיף שמדענים לא הבינו לפני כן", אמר קפוטי. "אבל עכשיו, הם נראים חשובים לעזור לנגיף לשרוד ולשכפל."
הממצאים מראים גם כי ייצור CIRCRNA עשוי להשתנות בין יחידים, מה שעלול להשפיע על ההבדלים בהתמדה ובתפשטות ויראלית. וריאציה זו יכולה לנבוע מאופן בו תאים מארחים מעבדים RNA ומהזמינות של חלבונים המחייבים RNA הדרושים ליצירת circRNAs.
"הבדלים אלה עשויים לעזור להסביר מדוע תגובות המטופלים משתנות, במיוחד במקרים של חביון נגיפי – מצב בו הנגיף טמון רדום ומתנגד גם להתקף חיסון וגם לטיפול אנטי -טרו -ויראלי", אמר קפוטי.
למרות שהטכניקות הנוכחיות מקשות על מדידת CIRCRNA במדויק, החוקרים מציינים כי השימוש ב- PCR דיגיטלי טיפה עשוי לאפשר בקרוב כימות מדויק של מולקולות אלה בדגימות מטופלים.
"זו רק ההתחלה," אמר קפוטי. "אנו פועלים כעת למפות כיצד ה- RNA העגול הנגיפי הזה מתקשר עם תאים אנושיים. אם נוכל להבין כיצד לחסום אותם, ייתכן שנוכל למנוע מהנגיף להסתתר ולעזור להתקרב לריפוי."
צוות המחקר מתכנן גם לחקור טיפולים חדשים המשתמשים במולקולות מיוחדות הנקראות אוליגונוקלאוטידים אנטי -סנס (ASOS) כדי לחסום את ה- CircRNA של HIV. הם יבדקו גישה זו במודלים של זיהום לטווח הארוך ובתאים מאנשים החיים עם HIV כדי להבין טוב יותר כיצד CircRNAs אלה עוזרים לנגיף לשרוד בגוף.
"הממצאים שלנו חושפים כיצד HIV משתלטת על תאים אנושיים ברמה מאוד מפורטת ומצביעים על אפשרויות חדשות לטיפול", אמר קפוטי. "מכיוון ש- RNA מעגלי הם יציבים וספציפיים, הם יכולים לשמש גם כסמנים לזיהום או כיעדים חדשים לתרופות."
מחברים משותפים ללימוד הם כריסטופר מאואר ושון פז, סטודנטים לתארים מתקדמים במחלקה למדע ביו-רפואי.
