נגיף קורונה: סוג חדש של חיסון המבוסס על רנ”א

מומחי מערכת החיסון מנסים להאיץ כעת את הפיתוח של חיסונים ושל שיטות ריפוי המבוססים על נוגדנים. כרגע המדענים מפתחים חיסון חדשני כנגד נגיף הזיקה, ובנוסף הם הצליחו לפתח טיפול מבוסס נוגדנים אפשרי – בתוך תשעים ימים – על מנת לעצור את ההתפשטות של מחלה נגיפית זו

מאת סנג’אי מישרה, פוסט-דוקטורט לפתולוגיה, מיקרוביולוגיה ואימונולוגיה, אוניברסיטת ונדרבילט ורוברט קרנהן פרופסור חבר לרפואת ילדים, אוניברסיטת ונדרבילט
[תרגום מאת ד”ר משה נחמני]

לפני כמאה שנים, בעשרים ושישה ביולי בשנת 1916, מחלה נגיפית סחפה את ניו-יורק. בתוך יממה, מקרים חדשים של מחלת הפוליו גדלו ביותר משישים ושמונה אחוזים. המגפה קטלה יותר מאלפיים אנשים בעיר ניו-יורק לבדה. לרוחב ארה”ב כולה, מחלת הפוליו קטלה כששת אלפי אנשים והותירה אלפים יותר נכים.

למרות שמדענים כבר זיהו את נגיף הפוליו, נדרשו יותר מחמישים שנים על מנת לפתח חיסון כנגדו. חיסון זה מיגר לחלוטין את מחלת הפוליו בארה”ב בפחות מעשר שנים. חיסונים מהווים את אחד מאמצעי הנגד המעודכנים היעילים ביותר במאבק מול מחלות.

לעת הזו, נגיף קורונה המתפשט במהירות הדביק כבר כמיליון אנשים ברחבי העולם, וגרם למותם של יותר מחמישים אלפי אנשים. קיים צורך דחוף לחיסון יעיל שיוכל למנוע את ההדבקה והתמותה של מיליונים נוספים. אולם, פיתוח רגיל של חיסון נמשך, בממוצע, כשש עשרה שנים.

על כן, כיצד יוכלו המדענים לפתח במהירות חיסון יעיל כנגד נגיף קורונה?
מומחי מערכת החיסון מנסים להאיץ כעת את הפיתוח של חיסונים ושל שיטות ריפוי המבוססים על נוגדנים. כרגע המדענים מפתחים חיסון חדשני כנגד נגיף הזיקה, ובנוסף הם הצליחו לפתח טיפול מבוסס נוגדנים אפשרי – בתוך תשעים ימים – על מנת לעצור את ההתפשטות של מחלה נגיפית זו. מסלולים מואצים שכאלו מתקיימים במסגרת ‘תוכנית הפלטפורמה להגנה מפני מגיפות’ הנערכת על ידי משרד ההגנה בארה”ב ונועדו לסייע למדענים לזהות וליישם טיפולים מגינים כנגד מגיפות נגיפיות על בסיס נוגדנים. אחת משיטות הטיפול הנפוצות היא חיסון.

חיסון מרגיל את מערכת החיסון של הגוף לזהות חלבון נגיפי מובחן הקרוי בשם אנטיגן. נגיפי הקורונה נקראים כך על שום החודים בצורת כתר הנמצאים על פני השטח החיצוני שלהם. ישנם שלושה סוגי חלבונים על פני השטח של נגיפים אלו: המעטפת, הקרומית והחוד, שבתוכו נמצא גדיל של רנ”א. מולקולת רנ”א זו אוצרת בתוכה את ההוראות הגנטיות לבניית הנגיף.

אולם, נגיפים אינם מיצרים את רכיבי המבנה שלהם בעצמם. במקום זאת, נגיפים, למשל נגיף הקורונה, חודרים לריאות, לרקמות ולתאים אחרים במערכת הנשימה על ידי היצמדותם לתאים דרך חלבוני החוד שלהם. מרגע שהוא חודר לתוך התאים, הרנ”א הנגיפי הופך לחלק ממנגנון ייצור החלבונים של התא המארח, ובכך גורם לתא לשכפל העתקים חדשים של חלבוני הנגיפים ושל הרנ”א ובשלב זה רכיבים אלו בונים אלפי נגיפים חדשים הגורמים להתפשטות יעילה של המחלה. לפיכך, אחת מהדרכים לבלום מחלה נגיפית היא למנוע מהנגיף לחדור לתוך התאים המארחים. חיסונים עושים בדיוק כך על ידי תרגול הגוף לזהות ולתקוף את הנגיף לפני שהוא מסוגל להדביק תאים אנושיים בריאים.

חיסון הוא למעשה תכשיר נקי של אחד או יותר מרכיבי המפתח של הנגיף – למשל, חלבוני המעטפת, החוד או הקרומית – המוזרק לתוך הגוף על מנת לספק למערכת החיסון היכרות ראשונית עם הנגיף מבלי לגרום למחלה. היכרות ראשונית זו מסמנת למערכת החיסון כיצד לחפש ולתקוף את הנגיפים המכילים בתוכם את החלבונים המוגדרים הללו, אם אכן הנגיפים האמיתיים אי פעם יחדרו לתוך הגוף.
אולם, פיתוח חיסונים על בסיס חלבונים נגיפיים נמשך, בדרך כלל, בין מספר שנים (כפי שקרה במקרה של נגיף הפפילומה האנושי) לבין מספר עשורים (כפי שקרה במקרה של נגיף הרוטה). פיתוח חיסונים מבוססי חלבון מחייב ייצור המוני של חלבונים נגיפיים רק במתקנים המסוגלים לערוב לרמת ניקיון גבוהה במיוחד. גידול הנגיפים וניקוי החלבונים ברמה רוקחית ורפואית קבילה עשויים להימשך שנים. למעשה, עבור חלק מהמגיפות האחרונות שהעולם חווה, כמו איידס, זיקה ואבולה, עדיין אין חיסונים יעילים.

על מנת לייצר באופן מהיר יותר חיסון יעיל כנגד נגיפים חדשים לחלוטין המתפשטים במהירות, כדוגמת הקורונה, חוקרים ברחבי העולם כולו מנצלים גישות חלופיות. בגישה אחת, במקום חלבונים, דור חדש של חיסונים, הנקרא בשם חיסוני mRNA, יאצרו בתוכם את ההוראות המולקולאריות להכנת החלבון.

במקום לייצר חיסון המבוסס על חלבון, מדענים מחברת מודרנה מספקים לחולים חיסון המבוסס על mRNA המאפשר לגוף של החולה לייצר את החלבון בעצמו

במקום חיסונים רגילים שבהם חלבונים נגיפיים מפעילים את מערכת החיסון, חיסון המבוסס על רנ”א מספק גדיל רנ”א סינתטי של הנגיף שבו משתמש הגוף המארח על מנת לייצר את חלבוני הנגיף עצמם. היתרון הגדול של הגישה הזו טמון בכך שהיא עוקפת את הדרישה של ייצור חלבונים נגיפיים נקיים במיוחד, תוך קיצור משך הזמן בחודשים ואפילו בשנים. במהותם, חיסונים מבוססי רנ”א מחקים את ההדבקה הטבעית של הנגיפים, אולם הם מכילים רק גרסה סינתטית מקוצרת של הרנ”א הנגיפי המקודד רק את החלבון האנטיגני. מאחר והרנ”א המשמש בחיסון לא יכול להפוך לחלק מהכרומוזומים של המארח, הם בטוחים לשימוש. חיסון מסוג כזה יוכל להיות בטוח אף יותר מחיסונים המבוססים על נגיף מוחלש או חלבונים נגיפיים מאחר והם לא מהווים סיכון להפיכתם של הנגיפים המוזרקים לפעילים ולמסוכנים, או לזיהום בתוך החלבונים הנגיפיים המוזרקים לגוף.

חברת הביוטכנולוגיה Moderna Inc. המשתמשת בגישה זו הכריזה בתאריך 24.02.2020 כי היא הצליחה לפתח במהירות חיסון ניסיוני המבוסס על רנ”א, חיסון שסימולו mRNA-1273, ואשר מוכן לניסויים קליניים בבני אדם. רנ”א זה מקודד לצורה יציבה של חלבון החוד בנגיף הקורונה. הרעיון הזה של שימוש ברנ”א המאפשר לגוף האנושי ל”קרוא” את ההוראות ולייצר את חלבוני הנגיף בעצמו אינו חדש – לפני כשני עשורים חוקרים הדגימו כי רנ”א שהוחדר לתוך הגוף מבחוץ מתורגם לחלבון המקודד המתאים. אולם, רנ”א אינו מולקולה יציבה במיוחד, עובדה שמנעה מחיסונים כאלו מלהפוך למציאות. החיסון שפותח זה עתה עושה שימוש בשינויים כימיים המיועדים לייצב את הרנ”א ולהמירו לגרסה הניתנת להזרקה בעזרת ננו-חלקיקים בתווך נוזלי.

מלבד השימוש ברנ”א בתור חיסון, מדענים משתמשים בסוג רנ”א זה (mRNA) בתור תרופה הניתנת לאדם דרך הווריד. במקרה כזה הרנ”א מקודד חלבון נוגדני הידוע ככזה המסוגל לתקוף את הנגיף עצמו, כך שבמקום לספק לחולה אוסף של נוגדנים, הרופא יכול לתת להם עירוי של רנ”א המספק הוראות ייצור עבור הנוגדנים הנאבקים בנגיף.

נוגדנים יעילים ניתנים לזיהוי מהיר על ידי בדיקת חולים שנרפאו מהמחלה. אולם, הייצור של נוגדנים כאלה לשימוש רפואי לעיתים קרובות ניתקל במהמורות כגון ניצולת ייצור נמוכה, טיהור לא מספק ושינויים כימיים לא יעילים של החלבון. יחד עם זאת, היעילות של גישה זו כבר הוכחה על ידי קבוצת חוקרים מאוניברסיטת ואנדרבילט. במסגרת ניסויים בבעלי חיים קודד נוגדן שבודד בעבר ממתרפא ממחלת צ’יקונגוניה בתור רנ”א וניתן לעכברים. הרנ”א קודד נוגדן שהגן על העכברים מפני זיהום נגיפי. נוגדן מבוסס רנ”א כזה נמצא כעת בניסויים קליניים. באופן דומה, נוגדנים מוגדרים כנגד נגיף הקורונה מבודדים כעת מתוך גופם של מתרפאים ממחלת הקורונה. ההוראות הגנטיות עבור הנוגדנים היעילים ביותר כנגד נגיף הקורונה ניתנות לקידוד בתור רנ”א. נוגדנים אלו ניתנים לשימוש על מנת לטפל בחולים קשים.

למרות שקיימות מספר גישות מבטיחות חדשניות, כולן בינתיים נמצאות ברמה הניסויית בלבד. ההגנה הטובה ביותר כנגד מחלת הקורונה נותרה כרגע מניעה והכלה של המחלה. עד שיהיה בידינו חיסון יעיל כנגד הקורונה, אמצעי ההגנה הטובים ביותר הם ריחוק חברתי ודריכות.

למאמר ב-The Conversation

עוד בנושא באתר הידען:

• אנשים מבוגרים נמצאים בסכנה גדולה במיוחד בגלל הדרך בה מזדקנת מערכת החיסון
• מחקר: נגיף הקורונה מתפשט מהר ולעיתים לפני שיש לאנשים תסמינים
• מד”א יאסוף תרומות מנות פלסמה מהמחלימים מקורונה לטיפול בחולים