תיאמין לא אמין - צבי עצמון

התקלה הנוראה - שגבתה את חייהם של תינוקות רכים, פגעה בבריאותם של אחרים והדירה שינה מעיניהם של הורים מודאגים רבים, חוסר בוויטמין B1 בתחליף חלב צמחי - עוררה רצון לרענן את זכרוננו בדבר חשיבותם של הוויטמינים וההיסטוריה פתלתולה של זיהויים, זהו סיפור שבריריותו של הגוף האנושי והאחריות הרובצת על הנוגעים בבריאותו

נוסחת המבנה של תיאמין - הלא הוא ויטמין B1

בשנות השלושים של המאה ה-20 תפסו הוויטמינים לא פעם כותרות ראשיות במהדורות החדשות. והנה, לאחרונה - 70 שנה לאחר שהיו "כוכבים" - חזרו בסיפור הנורא של תחליף החלב הצמחי. עקב חסרונו של הוויטמין B1, תיאמין. אין הכוונה לעסוק פה בחקירות משטרה ובניתוח תפקודם של מנגנוני בקרה של הממסד שאמורים להגן על בריאותנו - קל וחומר של תינוקות רכים, אלא רק לרענן מעט את הזיכרון באשר לוויטמינים בכלל ול-B1 במיוחד. בבחינת רסיס של היסטוריה, שיש לו משמעות אקטואלית קשה ומחייבת. רצוננו לרענן מעט את הזיכרון נובע, בין השאר, מן הכותרת הראשית(!) שהופיעה באחד מעיתוני הערב אצלנו. לאמור - "הרעלת התינוקות". כותרת זו החזירה אותנו כמעט מאה שנה לאחור. שהרי הרעלה פירושה חדירת חומר מזיק לגוף, ואילו פה מדובר בחוסר הספקה של מרכיב חיוני.

מתברר כי תולדותיו של ויטמין B1 מלוות בשובל ארוך של טעויות, בלבול ומחדלים, אף שהכותרת בסיכומו של דבר היא ללא ספק: השג מדעי ובריאותי נפלא!

"מחלה קשה התוקפת אנשים נקראת בפי התושבים ברי-ברי (לאמור - כבשה). לדעתי אלה הנתקפים במחלה הולכים תוך נענוע רגליים כמו כבשים. זהו מין של שיתוק או רעד; בחולים נפגעות תנועות הגפיים והתחושות בהן" - כך כתב הנוסע יאקובוס בוניטוס (Bonitus) בעקבות ביקורו ביאווה ב-1630. ומוזר, בספרים רבים מוסבר השם ברי-ברי כנגזר משפת בני ציילון דווקא, ושפירושו המקורי עייפות קיצונית, חולשה. אכן, מקרים של בלבול ומוזרויות שזורים לא אחת בסיפורו ההיסטורי של הוויטמין תיאמין.

אשה סובלת מברי ברי

מחלת הברי-ברי מוכרת לאנשי מזרח אסיה - שעבורם אורז לבן, שקליפתו שויפה, מהווה מרכיב מרכזי בתפריט - למעלה מאלף שנה, וכאמור לפני קרוב ל-400 שנה תיאר את סימניה נוסע אירופי. בשנות ה-70 של המאה ה-19, כ-40% מן המלחים של צי המלחמה היפני היו חולי ברי-ברי, ורבים מהם מתו מן המחלה.

אורז לבן - טעים אך חסר תיאמין

והנה, ד"ר טקאקי, שהיה מפקד שירותי הרפואה של צי המלחמה היפני, מצא כי גיוון תפריטם של המלחים מקטין את התחלואה בברי-ברי. הוא הורה על תוספת ירקות, שעורה ומזונות נוספים לתפריט הצי, ובמהלך שנות השמונים של המאה ה-19 ירדה תחלואת המלחים היפנים מ-40 אחוזים לאפס! חד וחלק!

קציר האורז בוייטנם - בגרגר הטבעי תכולת תיאמין גבוהה

דיקטטורה של הצלחה מדעית

לכאורה השג רפואי מדהים זה צריך היה להרעיש את העולם כולו, אך לא כך קרה. השגי הבקטריולוגיה - הוכחת הקשר שבין מיקרואורגניזמים למגיפות, הגילויים המדהימים של לואי פסטר ורוברט קוך - הרשימו כל כך את העולם הרפואי של סוף המאה ה-19, עד שנטו לייחס כל מחלה נפוצה לאיזה יצור מיקרוסקופי רצחני שטרם נתגלה. לכיוון זה נטו הרופאים גם בקשר לברי-ברי, למרות שהוכחת נגד היתה ממש תחת עיניהם, אדום על גבי לבן - כצבעי הדגל היפני.

התסמינים של ברי-ברי הם איבוד תיאבון ובעיות עיכול, חולשה ועייפות קשה, איבוד התחושה בגפיים עקב פגיעות עצביות (נוירולוגיות; מכאן שמה הנוסף של המחלה: פולינויריטיס) קשות ובעיות חמורות בתפקוד הלב.

הרופא ההולנדי כריסטיאן איקמן (Eijkman, חתן פרס נובל לרפואה, 1929) החזיק גם הוא בדעה שהמחלה נגרמת על ידי חיידק נעלם כלשהו - במישרין או כתוצאה מרעלן שמפריש מנוול זה בגוף - כשהחל לחקור בשנת 1886 את הברי-ברי (פולינויריטיס) בבית החולים, בעיר שכיום היא בירת אינדונזיה - ג'קרטה. במשך חודשים התאמץ לזהות מיקרואורגניזם או רעלן האחראי למחלה. איקמן ועמיתו למחקר, גריט גרינס (Grijns), מצאו כי בעזרת מים או אלכוהול ניתן למצות מתוך הקליפות של גרגרי האורז "גורם נוגד פולינויריטיס". דבק באמונתו טען איקמן כי מדובר בחומר הפועל כנגד "חיידק הברי-ברי". גרינס, לעומתו, האמין כי באורז הלבן, המקולף, חסר איזה חומר שהוא חיוני לתפקוד מערכת העצבים. ב-1906 כבר טענו שני העמיתים פה-אחד כי "בקליפת גרגר האורז יש חומר שאיננו חלבון ואיננו מינרל, שהוא בעל חשיבות מכרעת לבריאות, ושחסרונו גורם לפולינויריטיס, תזונתי": מבין השניים היה זה. כאמור, איקמן, שזכה בנובל, 23 שנה לאחר שניתן פומבי לטענתם זו. כדאי לשים לב כי הניסוח של איקמן וגרינס אינו מתחייב באורח נחרץ שמדובר בחומר חיוני לתפקוד התקין של מערכות הגוף כשלעצמן, והוא מותיר פתח לאפשרות שמדובר בחומר המסייע לגוף להתמודד בפני גורם זיהומי; נותר גם פתח לאפשרות שבנוסף לפולינויריטיס תזונתי, יש גם סוג אחר, שהוא אולי נגרם בכל זאת עקב זיהום חיידקי.

כריסטיאן איקמן (1930-1858); פרס נובל עבור "גילוי הוויטמין האנטי-נויריטי"

בשנת 1911 הצליח כימאי צעיר - קזימיר פאנק (Funk) שמו - לגבש מתוך קליפות של גרגרי אורז גבישים של חומר שהכיל קבוצת -NH₂. פאנק היה בטוח כי החומר שגיבש הוא-הוא "הגורם נוגד ברי-ברי", והוא כינה אותו ויטאמין (ובאנגלית: vitamine, vita מלשון חיים, ו-amine הוא שם הקבוצה -NH2).

מאוחר יותר הוכח (כבר ניחשתם?) כי גבישיו של פאנק אין להם ולא כלום עם ברי-ברי, אבל השם שבא לעולם ויטאמין, כבר היכה שורש. ב-1926 טענו שני כימאים הולנדים - יאנסן ודונאת (Jansen, Donath) - כי עלה בידיהם לגבש את החומר הפעיל נגד ברי-ברי, ולקבוע את הרכבו. הם כינו את החומר אנוירין (aneurin), על שם פעילותו כנגד פגיעה בתפקוד העצבים. למרבה המבוכה הם "פיספסו" את אטום הגופרית (S) הכלול במולקולה (ראו נוסחה).

בינתיים הוכח כי לא כל אותם "חומרים אורגניים שהכרח לספקם - בכמויות זעירות - במזון כדי לשמור על תפקוד תקין של הגוף, הבריאות, ההתפתחות והרבייה", לאמור - הויטאמינים, מכילים קבוצות אמין. המבוכה והתסכול בקרב המדענים על הטעות היו כה קשים עד שהוחלט על שינוי דרסטי בשמם של חומרים חיוניים אלה: לא עוד vitamines כי אם vitamins! וכך הם נכתבים באנגלית עד היום. כמקבילה עברית נחליף אנחנו בשלב זה את הויטאמין בויטמין. הויטמין המונע ברי-ברי נתכנה בשמות שונים בפי חוקרים שונים ביניהם: ויטמין נוגד ברי-ברי, ויטמין אנטי-נויריטי, ויטמין B, ויטמין B1 ועוד.

לאחר ה"פדיחה" של השמטת אטום הגופרית, פיענח רוברט ויליאמס (Williams) את הנוסחה המדויקת של הויטמין ב-1936 והצליח גם לסנתז אותו וכך להוכיח בעליל את דיוק הנוסחה הכימית שהציע לאחר שנות עמל מפרך. והנה, כשביקש ויליאמס שהקדיש את רוב חייו המקצועיים לניסיון לבודד את הוויטמין ולזהות הרכבו הכימי - לפרסם את ממצאיו, ההסתדרות הרפואית האמריקאית סירבה לפרסם חומר בעל כינויים מוזרים כל כך. "ויטמין B1? - לא, זה לא שם מכובד לחומר!" טענו בפניו.ויליאמס המותש נכנע ובחר בשם תיאמין, וכך מכנים אותו הכימאים (שתי גרסאות מקובלות: הן thiamine והן thiamin ; האנגלים, שמעולם לא הסתגלו להגמוניה האמריקאית, מכנים אותו בכלל אנוירין).

בינתיים זוהו חומרים אורגניים נוספים כחיוניים בכמויות קטנות לבריאות, וחלק מהם זכו גם הם לכינוי "ויטמין B". כך כונו ויטמינים בכינויים ויטמין B2 (ריבופלווין), B6 (פירידוקסין) ו-B12 (קובלאמין). ברשימה ממוספרת זו יש "חללים ריקים": אין ויטמין B4, למשל או B11 - כינויים אלה יוחסו בפזיזות לחומרים שלמרבה המבוכה התברר מאוחר יותר שהם חסרי חשיבות תזונתית, והם נמחקו בבושת פנים מרשימת הוויטמינים. בהותירם חללים ריקים. כיום מוגדרים באדם 13 ויטמינים שונים, אחדים מהם נזכיר בהמשך, בקיצור נמרץ. מובן שויטמין אחד אינו יכול לפצות - אף אם יסופק בעודף - על חסרונו של ויטמין אחר.

ויטמין B1 - תיאמין הוא ויטמין נפוץ למדי במיני מזונות שונים, מן החי (ובכלל זה בחלב) ומן הצומח - ובעיקר בגרגרי הדגנים (שם זוהה לראשונה). האדם ובעלי החיים השונים זקוקים להספקה של תיאמין במזון; יוצאים מכלל זה מעלי הגירה - מיקרואורגניזמים החיים בצינור העיכול שלהם מייצרים עבורם תיאמין. הכמות היומית המומלצת (RDA) של תיאמין לאדם בוגר היא 1.5-1 מיליגרם, לנשים הרות ומיניקות - 1.8 מ"ג, לתינוקות עד גיל שנה - 0.2 מ"ג ולפעוטות מגיל שנה עד 3 שנים -0.4 מ"ג.

החלב מכיל כמובן את כל מרכיבי המזון החיוניים לתינוק, שאם לא כן לא היתה האנושות שורדת במהלך הדורות. ואולם אם מתקינים תחליף מלאכותי לחלב-אם, "פורמולה", ברור שיש להקפיד לדאוג לכך שיכיל כל רכיב תזונתי חיוני, כולל הויטמינים השונים, ותיאמין אינו יוצא מן הכלל. אי-הקפדה, ולו על רכיב אחד הנדרש בכמויות זעירות, היא במפורש הזנחה פושעת.

B1 בין בני הקבוצה

בסוף המאה ה-15, משהחל עידן ההפלגות הארוכות בספינות המפרש, התגלתה בעיה רפואית קשה בקרב הימאים: ברבים מהם הופיעה חולשה קשה, דימום מן החניכיים ואיבוד שיניים, כאבים וקשיות של המפרקים ושטפי דם פנימיים, רבים מתו.

ד"ר ג'יימס לינד (Lind), רופא בצי הבריטי, למד מן המלחים כי אכילת פירות הדר במהלך ההפלגות מגינה עליהם ממחלת הימאים האיומה, וב-1753 קבע כי המחלה נגרמת כתוצאה ממחסור כלשהו שניתן להשלימו בעזרת מיץ לימונים או תפוזים. כעבור 40 שנה קבע הצי הבריטי קצובה יומית של מיץ לימון לכל אנשיו. רק ב-1932 זוהה המבנה הכימי של החומר - שזכה כבר בכינוי ויטמין C (יש להניח כי הכינוי מקורו במלה Citrus לאמור - פרי הדר) - זוהי חומצה אסקורבית, חומר חומצי שמבנהו קרוב לזה של הסוכר גלוקוז.

חומצה אסקורבית היא חומר מחזר, וככזו היא חשובה בתהליך ייצורו של החלבון קולגן. הבעיות בכלי הדם, במפרקים ובשיניים במצב של מחסור בוויטמין C (א-ויטמינוזיס-C) נובעות מפגם בייצורו של הקולגן (על המבנה המיוחד של הקולגן ראו: גליליאו 58, עמ' 30-29). ויטמין C נדרש בכמות גדולה, יחסית לוויטמינים אחרים: המנה היומית המומלצת (RDA) היא כ- 70 מיליגרם, לאמור - לערך כגודלה של גלולת "סוכרזית". רוב-רובם של בעלי החיים אינם זקוקים לחומצה אסקורבית כמרכיב במזונם - לאמור: כוויטמין; זאת מפני שתאי גופם מכילים אנזימים המייצרים חומר זה מגלוקוז. רק בני אדם ופרימטים אחרים, וכן שרקנים (קביות, "חזירי ים"), שהגנום שלהם אינו מכתיב יצירת אנזימים מייצרי חומצה אסקורבית, חייבים לקבל ויטמין C במזון - סיבה טובה להרבות באכילת פירות, וגם ירקות, טריים. חומצה אסקורבית מצמצמת בגוף נזקי חימצון, ולפיכך מומלצת כהגנה מפני נזקי חימצון, למשל להגנת עדשת העין מפני ירוד (קטראקט).

פרי הדר - שיא של ויטמין C

אם המנה היומית המומלצת של ויטמין C היא לערך כמשקל גלולת "סוכרזית", הרי שכמות כזו של ויטמין B12 מספיקה ל...כל החיים בערך: המנה היומית הדרושה היא כ-2 מיקרוגרם. המולקולה של ויטמין זה היא בעלת מבנה מורכב במיוחד, הכולל יון של המתכת קובלט - מכאן שמו של ויטמין זה קובלאמין.

קובלאמין, שנדרש כאמור בכמויות זעומות, נדרש בתהליך הסינתזה של DNA, ולפיכך א-ויטמינוזיס B12 פוגע בעיקר ברקמות שקצב התחלופה של תאיהן גבוה, כגון תאי הדם; פגיעה ביצירת תאי דם אדומים (אריתרוציטים) גורמת לאנמיה קשה במיוחד. ויטמין B12 חשוב גם בתהליך יצירת המיילין, המעטפת הנוצרת סביב רבים מסיבוני העצב (אקסונים), ומכאן חשיבותו המיוחדת של ויטמין B12 לתפקוד המוח. באדם, המקור לקובלאמין הם מזונות אנימליים ("מזונות מן החי"), כגון חלב (כמובן!), ביצים ועוד. צמחים עילאיים אינם יוצרים ויטמין B12; לפיכך - בניגוד לאמונה רווחת - שקדים ואגוזים, המכילים חלבונים "שלמים" שיכולים להחליף חלבונים אנימליים, אינם מספקים B12.

נוסף לכך שוויטמין B12 אינו נמצא במזון צמחי, בעיה נוספת פוגעת בהספקתו לגוף באנשים מסוימים. מתברר כי תאי הקיבה מייצרים חלבון מיוחד הנקשר לוויטמין זה, ומגן עליו מפני הרס בקיבה. חלבון זה מכונה "הגורם הפנימי" (של הקיבה). הוא חשוב לא רק להגנה על חומר מורכב זה, אלא גם על הצגתו בפני תאי המעי לשם ספיגתו. יש אנשים שתאי הקיבה שלהם אינם מייצרים את "הגורס הפנימי", ולפיכך חסר להם B12 גם אם מזונם עשיר בוויטמין זה; במקרים כאלה יש לשקול הזרקת קובלאמין, וכך לעקוף את בעיית ספיגתו הלקויה במעיים. במצב תקין יש בכבד מאגר B12 המספיק למספר שנים, כך שאין הכרח לספקו מידי יום.

חומצה פולית היא גורם חיוני בתהליך הבנייה של DNA (בדומה לוויטמין B12), ומכאן חשיבותה לתהליך חלוקת התאים בגוף. לפיכך חוסר בחומצה פולית יתבטא במיעוט של תאי דם אדומים, לאמור - באנמיה. חומצה פולית נמנית על קבוצת ויטמיני B, והיא מצויה בירקות עלים, ומכאן שמה (פולית - מלשון עלה בלטינית). התברר כי תפריט עשיר בחומצה פולית מצמצם במידה משמעותית פגמים התפתחותיים קשים בעוברים, כגון אי-סגירה של השידרה (ספינה ביפידה) וכן חיך שסוע. לפיכך כיום מקפידים במיוחד לספק ויטמין זה לנשים הרות, אף לפני הכניסה להריון. יש אנשים בהם מתגלים סימני חסר בחומצה פולית למרות שתפריטם כולל ויטמין זה, וזאת עקב בעיות בספיגתה מחלל המעי לגוף פנימה.

הוויטמין ביוטין (המכונה גם ויטמין B7, וכן ויטמין H) נוצר כאילו מלכתחילה כדי להוכיח את הכלל "לכל כלל יש יוצא מן הכלל"; במקרה זה הכלל הוא "לא כדאי לבשל, מפני שהוויטמינים נהרסים בבישול". ביוטין נמצא בביצים. אלא, בביצים נמצא גם חלבון מיוחד, אוידין, שהוא חלבון (וליתר דיוק - גליקופרוטאין, חלבון-מסוכר) עמיד לעיכול וקושר בחוזקה ביוטין. לפיכך הוויטמין ביוטין שבביצה אינו זמין - הוא אינו נספג מחלל המעי לדם. והנה, בישול הביצה משנה את מבנה החלבון אווידין כך שהוא נעשה בר עיכול, מיצי העיכול מפרקים אותו, הביוטין משתחרר ונספג.

ויטמין D אינו שובר כלל, אלא הגדרה - ההגדרה לפיה ויטמינים הם חומרים אורגניים שיש הכרח לספקם במזון. אפשר להסתדר טוב מאד עם מזון שאינו מכיל ויטמין D (המכונה גם כולקלציפרול), ובלבד שהעור נחשף במידה נאותה לאור שמש, וליתר דיוק - ל-UV שבאור השמש. מתברר כי אור אולטרה-סגול (UV) מתאים, גורם בעור לריאקציה פוטוכימית של הפיכת ד-הידרו כולסטרול, חומר הנמצא בעור דרך קבע, לוויטמין D. החומר ד-הידרו-כולסטרול מכונה, לפיכך, "פרו ויטמין D". ויטמין D מגביר ספיגת סידן (קלציום; מכאן קלציפרול שבשם הכימי של הוויטמין) מן המעיים לדם, והעברת סידן מהדם לעצמות, וכך מגדיל את כמות הסידן בעצמות, ואת חוזקן.

גם ויטמין A (רטינול) יכול להיווצר בגוף - וליתר דיוק: במערכת העיכול - מפרו-ויטמין, במקרה זה פרו-ויטמין A. ויטמין A נמצא בשומן של בעלי-חיים - למשל בחמאה, ואילו הגזר ושאר פירות וירקות מכילים קרוטנים, שהם פרו-ויטמין A, ואינם מכילים את ויטמין A עצמו.

גם ויטמין K (פילוכינון וכינונים אחרים; חיוני ליצירת גורמי קרישה חשובים במניעת איבוד דם במקרה של פציעה) - למרות הגדרתו כוויטמין - אין צורך, בדרך-כלל, לדאוג להכללתו במזון, מפני שהוא נוצר על ידי חיידקים החיים במעי הגס ונספג לגופנו.

B1 - פעילות ביוכימית

בעקבות הסיור הקצר שערכנו בקרב עמיתיו, נחזור לתיאמין עצמו: לוויטמין B1 חשיבות רבה במשק הסוכרים (פחמימות) והאנרגיה של תאי הגוף: הוא משמש כקו-אנזים של אנזימים חיוניים במשק הסוכרים והפקת האנרגיה. פירוש הדבר הוא כי התיאמין מפעיל אנזימים חיוניים (קו-אנזים - מלשון שותף לאנזים), ובחוסר תיאמין אנזימים אלה לא יוציאו לפועל תהליכים חיוניים בתאי הגוף. כקו-אנזים משמשת צורתו הפעילה של התיאמין, תיאמין פירופוספט (TPP, תיאמין-פ"פ) - תיאמין הקשור לקבוצות זרחניות.

האנזים החשוב ביותר שמופעל על ידי הקו-אנזים תיאמין (וכאמור, למעשה על-ידי תיאמין-פ"פ) מכונה פירובט-דהידרוגנז (פד"ה). יש להודות שהשם אינו מצטלצל היטב בשיחת סלון קולחת, אבל חשיבותו של אנזים זה כה מרכזית, עד שנדמה שבכל זאת ראוי לנקוב בו. וזה עיקרו של הסיפור: החומר השימושי ביותר כמקור לאנרגיה לתאי הגוף - ובמיוחד תאי העצב שבמוח - הוא הסוכר גלוקוז. את האנרגיה מקבלים התאים בתהליך רב-שלבי של פירוק הגלוקוז. שלב ביניים מרכזי בתהליך הוא חומצה פירובית - מולקולת גלוקוז אחת מתפרקת לשתי מולקולות של חומצה פירובית. אם התהליך היה מסתיים בכך היו מתגלעות שתי בעיות חמורות: ראשית, אך מעט מן האנרגיה שניתן לנצל מן הגלוקוז היתה מנוצלת, ושנית - החומצה הפירובית היא חומר מזיק מאד לתאים אם היא מצטברת בהם. והנה, האנזים פד"ה הוא גורם מפתח בפתרון שתי בעיות אלו. הוא מפרק את החומצה הפירובית, וכך מונע הצטברות מסוכנת שלה, וכן מאפשר לתא לנצל את האנרגיה הכימית הרבה שכלולה בה. לפיכך בחוסר B1 ישוועו התאים לאנרגיה, ותצטבר בהם חומצה פירובית מזיקה. הנפגעים העיקריים הם תאי העצב, ובכללם תאי העצב במוח, וכן תאי השריר של הלב.

בתסמינים הקליניים של חסר בתיאמין (א-ויטמינוזיס B1) יש לטפל על ידי מתן הוויטמין. אם התסמינים מוגבלים לפגיעה בתפקוד הלב, השיפור הוא כרגיל מהיר ויעיל, זאת הן אם מדובר בתינוקות והן אם מדובר באנשים בוגרים. ואולם אם הופיעו כבר תסמינים נוירולוגיים השיפור איטי יותר ולא תמיד הפיך.

בנוסף לאנזים פד"ה, התיאמין (בצורתו הפעילה כתיאמין-פ"פ) פועל כקו-אנזים של עוד שני אנזימים חשובים בהפקת אנרגיה, משק הסוכרים וחילוף החומרים של תאי הגוף: האנזים קטו-גלוטראט דהידרוגנז (אנזים חיוני בשרשרת תהליכי הפירוק מפיקי האנרגיה המתרחשים במיטוכונדריונים, שרשרת תהליכים המכונה "מעגל קרבס")' והאנזים טרנס-קטולז (אנזים חשוב במסלולי הפקת אנרגיה, וביצירתם בתאים של הסוכרים - כמו ריבוז - המשתתפים בבניית חומצות הגרעין DNA ו-RNA).

התיאמין, המוח והזיכרון

נוסף להיותו של התיאמין קו-אנזים של אנזימים מרכזיים לחילוף החומרים של תאי הגוף, עדויות מצביעות על חשיבות מיוחדת, נוספת, שלו במערכת העצבים. עירור של תאי עצב גורם להם לשחרר תיאמין - ייתכן כי תיאמין קשור למנגנון האימפולס העצבי (פוטנציאל הפעולה העצבי), האות העובר בסיבוני העצב הארוכים.

התחלואה בברי-ברי ירדה באורח דרסטי מאז נתגלתה נחיצותו של תיאמין במזון, אף שבמזרח הרחוק יש חולי ברי-ברי גם כיום. תינוקות של אימהות שתפריטן דל בתיאמין עלולים לגלות סימני מחסור קשים גם במקרה שהאימהות עצמן אינן חולות. בארצות המערב המחלה הרבה פחות נפוצה, אבל פגיעות קשות עקב מחסור בוויטמין B1 מוכרות. כך למשל בחולים במחלות מעיים כרוניות, שבהם נפגעת ספיגת הוויטמין במעיים. אך הידועה והנפוצה יחסית מבין מחלות החסר בתיאמין בארצות המערב היא התסמונת הקרויה על שמו של הרופא הרוסי סרגיי קורסקוף. מדובר בפגיעה מוחית קשה כתוצאה ממחסור בתיאמין באלכוהוליסטים ותיקים קשים. צריכת אלכוהול גבוהה מספקת אנרגיה רבה לגוף, וכך אלכוהוליסטים כבדים אוכלים מעט מזון. האלכוהול הרב גם פוגע בספיגת הוויטמין מן המעי לדם, וכך מתפתח א-וויטמינוזיס B1 ובעקבותיו פגיעות מוח. התסמין הבולט ביותר מבחינה נוירולוגית בחולי קורסקוף הוא פגיעה אנושה בזיכרון, פגיעה המתבטאת הן בשיכחון (אמנזיה) קדימה - אי-יכולת לזכור דברים חדשים, והן בשיכחון לאחור - חלקים ניכרים מעברם "נמחקים" מזכרונם של החולים. לחולי קורסקוף אופיינית גם פסיביות רבה, וכן - בידוי זכרונות. זו תופעה מוזרה האופיינית מאד לחולי קורסקוף, ונובעת כנראה מפגיעה באונה הקדם-מצחית של המוח הגדול. בידוי זכרונות מתבטא בשליפה של "זכרונות" שלא היו ולא נבראו, או בשילוב זכרונות מזמן אחר לגמרי מזה שאליו מתייחס החולה בדבריו. אין מדובר ב"כזבנות" מודעת - החולה איננו מודע לכך שהוא מספר סיפורי בדים, או שהקשרם שונה בתכלית ממה שהוא מספר.

אנשים שהובהלו לטיפול רפואי במצב של תת-תזונה קשה או רעב ממושך (למשל אנשים שאבדו ביער תקופה ארוכה, או בעקבות אנורקסיה קשה), היו נוהגים לתת להם, כטיפול חירום כדי לייצב את מצבם, עירוי המכיל גלוקוז. ואולם בעקבות הרעב חסר בגופם, בין השאר, תיאמין. החדרת הגלוקוז מביאה להפיכתו לחומצה פירובית, וזו עלולה "להיתקע" בתאים עקב אי-פעילותו של האנזים פד"ה, ולגרום נזק חמור ובלתי הפיך לתאי המוח. לפיכך, כשלב מקדים לייצוב מצבו של המטופל, יש להחדיר לגופו תיאמין, ורק אז לספק לו גלוקוז.

ויטמין B1, תיאמין, הוא חומר נפוץ למדי, הנדרש בכמות של כמיליגרם ליום - ואילו תקלות חמורות עלולות לחול בחסרונו. ואיזו הזנחה פושעת היא להמעיט בערכו - או בכמות שלו המוספת למזון תינוקות.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 64, עמ' 27-22, דצמבר 2003.

נא להכיר: phiX174 - דינה צפרירי

יצירת נגיף מלאכותי, יש מאין, בשבועיים

בדרך ליצור מיקרואורגניזם בעל תכונות רצויות לאנושות, כמו ספיגת פחמן דו-חמצני או צריכת פסולת רעילה, יצרו קרייג ונטר (Craig Venter) וצוותו, ממפענחי הגנום האנושי, נגיף שכינויו phiX174, לאחר פירסום הרצף הגנטי שלו. הנגיף שיצרו הוא בקטריופג, לאמור - נגיף שתוקף רק חיידקים, כדי למנוע לשונות רעות. הם יצרו את הנגיף בשיטה שפיתחו, לפיה מטליאים יחידות גדולות של DNA בקלות רבה ובמהירות חסרת תקדים - תוך שבועיים. יצירתו של הנגיף המלאכותי הראשון - נגיף הפוליו - הושלמה ב-2002 על-ידי אקרד וימר (Wimmer) וצוותו, נמשכה שלוש שנים. הקלות הבלתי נסבלת בה נוצר הנגיף סוללת את הדרך ליצירת מיקרואורגניזמים נוספים, לתועלת האדם, אך כמו בכל המצאה גם לפיתוח זה פנים לכאן ולכאן. שיטה זו תאפשר באותה מידה ליצור נשק ביולוגי קטלני ולאיים על העולם.

צילום במיקרוסקופ אלקטרונים של בקטריופגים PhiX174
מקור: ShiftFn, Wikimedia commons, 2015

חתיכות ה-DNA (אוליגו-נוקלאוטידים) מהן הרכיב הצוות את הנגיף היו באורך של כ-40 נוקליאוטידים (יחידות הבניין של ה-DNA), וחיבורן נעשה בעזרת אנזים מתאים. השיטה מבוססת על שיטת ה-PCR (תהליך השרשרת של הפולימרז). כל האוליגו-נוקלאוטידים מוחזקים יחד במבחנה ומתוכננים כך שיתחברו זה לזה בסדר הנכון ואחר כך ישוכפלו. החידוש בשיטתו של צוות ונטר הם צעדים למניעת שגיאות גנטיות - המאפשרים להיפטר מחתיכות DNA שנושאות שגיאות. ה-DNA שנוצר הוכנס לחיידקים, שם התרבה ויצר נגיפים שלמים ומושלמים שתקפו חיידקים נוספים.

הצעד הבא אינו ליצור באופן מלאכותי יצור קיים, אלא לברוא יצור חד-תאי חדש שיכיל את מספר הגנים המינימלי הדרוש על-מנת לקיים חיים, מבצע כזה אמור לצרף יחד כ-60 חתיכות DNA בגודל של בקטריופאג אחד, כמו זה שנוצר. אבל כפי הנראה, עוד חזון למועד.

 פורסם ב"גליליאו" גיליון 64,  דצמבר 2003.

תרסיס באף ״מתקן״ את הגן הגורם ללייפת כיסייתית (סיסטיק פיברוזיס) - דינה צפרירי

 

או: כיצד הזלפת גנטמיצין לאף יכולה לטפל בלייפת כיסייתית

באמצע נובמבר פורסם בכל אמצעי התקשורת דיווח בדבר הצלחתה של קבוצת רופאים מהמרכז לסיסטיק פיברוזיס בירושלים, בראשותם של ד״ר איתן קרם (Kerem) וד״ר מיכאל וילשנסקי (Wilschanski), בתיקון הגן לציסטיק פיברוזיס על-ידי הזלפת תרסיס של האנטיביוטיקה גנטמיצין לאפם של חולים.

בעבר, הכירו בתסמין של מחלת הסיסטיק פיברוזיס (CF, ובעברית - לייפת כיסייתית), והוא, הטעם המלוח של עורם של ילדים הלוקים במחלה. סימני המחלה תועדו במלואם ב־1938, והתברר שזוהי מחלה תורשתית רצסיבית - רק קיומם של שני מופעי גן (אללים) פגומים, מהאב ומהאם, מכתיב הופעת מחלה קשה זו, שהחולים בה סובלים מהצטברות כמויות עצומות של ריר במערכות הנשימה, העיכול והרבייה.

הריר בריאות חוסם את מעבר האוויר, אך גם מהווה מצע להתפתחות זיהומים הפוגעים ברקמת הריאות וגורמים לתוצאות קטלניות. במערכת העיכול שכבת הריר מונעת מעבר של אנזימים מעכלים ומעבר של חומרים מזינים.

בתחילת שנות ה־90 של המאה שעברה זיהו את הגן שפגיעה בו גורמת להתבטאות המחלה. הגן ממוקם בכרומוזום מספר 7 והוא אחראי ליצירת חלבון השוכן בקרומית התא (הממברנה) וחשוב למעבר יוני הכלור והנתרן מבעד הקרומיות של תאי האפיתל; החלבון מכונה CFTR. מאז זוהה הגן מופו בו כ-1000 מוטציות שונות הקשורות להשריית המחלה. 70% מהמוטציות הן מוטציות הגורמות לחסר של חומצת האמינו פניל-אלנין, שהיא החוליה ה-508 לאורך החלבון. ואילו כ-5% מהחולים נושאים מוטציות ההופכות שלשת נוקליאוטידים  -המקודדת הצבת חומצת אמינו כלשהי לאורך החלבון, לשלשה המקודדת הפסקה של בניית שרשרת החלבון. במקרה זה התוצאה היא חלבון קצר שאינו מתפקד. מוטציות כאלו מכונות מוטציות פסק (nonsense). 

במקרה של חסר של חלבון, או יצירת חלבון בעל מבנה בלתי תקין, בקרב החולים - נפגעת היצירה של תעלות הכלור, המאפשרות מעבר של כלור התלוי בנוכחות מולקולת אדנוזין-חד-פוספט טבעתי, (c-AMP) לתאים, ולעתים היא אף נמנעת לחלוטין.

האם יש דרך להפוך את הנונסנס (שלשת הפסק) לסנס, לשלשה המקודדת הצבת חומצת אמינו והמשך בניית החלבון? כבר ב-1964 ניסו לנצל את פעולתן של האנטיביוטיקות מקבוצת האמינו-גליקוזידים - מעכבות סינתזת חלבונים -לתיקון מוטציות פסק בחיידקים. אנטיביוטיקות מקבוצה זו, עמן נמנית גם הגנטמיצין, נקשרות לריבוזום ומפריעות לתהליך הזיהוי הספציפי של ה-RNA-מעביר (tRNA) הנושא את חומצת האמינו המתאימה. קישור מולקולת האנטיביוטיקה משבש את הזיהוי ומעכב את הצבת חומצת האמינו בחלבון המתארך. מאחר שתהליך תרגום החלבונים נשמר לכל אורך האבולוציה, החל מהחיידקים ועד לתאים בעלי גרעין, כולל תאי האדם, הרי שהגנטמיצין פועל בשתי המערכות. ואולם יש שוני במבנה הריבוזומים בין חיידקים לתאים בעלי גרעין, והזיקה של הגנטמיצין גבוהה בהרבה לריבוזומים החיידקיים לעומת אלה של בעלי הגרעין. לכן פעולתה באנטיביוטיקה המשבשת סינתזת חלבונים שימשה כתרופה נגד זיהומי חיידקים.

תאומות בוירג'יניה שנאבקות ב-CF
Flicker

שיבוש תהליך הזיהוי, שנובע גם מהעובדה שהאנטיביוטיקה משבשת את תהליכי הבדיקה והתיקון של החלבון שנוצר, גורם לירידה בדיוק ובאמינות של תהליך בניית החלבון ובכך גורם להחלפת חומצת אמינו אחת באחרת. וכמו שנאמר: אין רע בלי טוב, בדיוק את התכונה הזו של האנטיביוטיקה ניצלו כדי לבטל את מוטציות הפסק במחלות גנטיות חסרות מרפא, ברמת החלבון.

המחלה הראשונה בה ניסו ריפוי באמצעות גנטמיצין הייתה ניוון שרירים על-שם דושן (Duchenne muscular dystrophy). זוהי מחלה רצסיבית, בה הגן הפגוע - דיסטרופין - שמייצר את החלבון דיסטרופין, הקשור למבנה שריר השלד. נמצא על כרומוזום המין X. בניסויים שנערכו בעכברים הלוקים במחלה דומה, על-ידי א׳ ר׳ ברטון-דייויס (Barton-Davis), נמצא שבמקרים בהם החלבון חסר בשל מוטציות פסק, הזרקת חוזרת של גנטמיצין שיקמה את החלבון וריפאה את התסמינים של העכברים החולים. עוד מצאו החוקרים שהוספת גנטמיצין מעלה את יציבות ה-RNA השליח המכיל מוטציית פסק מפני שנמשך תהליך התרגום - תהליך בניית החלבון.

הניסויים הראשונים שנעשו כדי לתקן מוטציות פסק בגן CFTR שגורם לסיסטיק פיברוזיס נערכו בסוף שנות התשעים של המאה הקודמת בתאי אפיתל שמקורם ריאות של חולים הנושאים מוטציית פסק. בניסויים שנעשו בראשותו של ד׳ מ׳ בדוול (Bedwell), הראו החוקרים שהוספת אמינו-גליקוזידים בריכוז נמוך לתרבית הרקמה שיקמה את מבנה החלבון ואת פעילות התעלות המוליכות יוני כלור בתלות ב-AMP-טבעתי בקרומיות תאי האפיתל. ב-2002 בודדה קבוצת חוקרים בראשות א׳ זמברי (Zsembery) תאים שמייצרים מרה מכבד של חולה סיסטיק פיברוזיס הנושא מוטציית פסק; הדגרה של התאים עם גנטמיצין גרמה לשיקום תעלות פעילות של יוני הכלור בתאים.

הניסויים הראשונים שנעשו בגוף החולה (in vivo) ולא מחוצה לו הם אלה שערכו הרופאים הישראלים מירושלים. מן המחקר עולה שהזלפת טיפות המכילות גנטמיצין לאף החולים שיקמה את פעילות החלבון בתאי אפיתל האף בכ־90% מהחולים.

ללא ספק תוצאות מרשימות ומבטיחות לטווח הקצר. עדיין לא ברור מה תהיה השפעתה של האנטיביוטיקה בטיפול כולל לטווח הארוך.

 פורסם ב"גליליאו" גיליון 64,  דצמבר 2003.

מאחורי המסיכה - סיפורו של נגיף הסארס - קארין לי עובדיה, ענבל גזית, איליה קגן ודינה סילנר

 

על עלייתו ונפילתו של נגיף ה-SARS CoronaVirus שחולל את מגיפת הסארס (Severe Acute Respiratory Syndrome) שפרצה במארס השנה במזרח הרחוק והוכרע בראשית יולי

כמו מתוך ספרות אימה ריחפה ׳׳דלקת הריאות הקטלנית מאסיה״ והפילה קורבנותיה ואימתה. כאן, בארץ, כשהחלו להסתנן לתקשורת הדיווחים הראשונים על אודות המחלה המסתורית, עדיין שמחנו שעברנו בשלום את החיסון נגד האבעבועות השחורות - שהרי בשלהי פברואר עדייןהיה עסוק העולם בסילוקו של סדאם חוסיין ורק ב-12 במארס הזעיק ארגון הבריאות העולמי (WHO) את תשומת ליבם של ״חובבי הרפואה״ והזהיר את תושבי הכדור הכחול מפניה של המחלה, שהחלה לגלות חיבה לטיסות טרנס אטלנטיות ולטיולים בעולם. אז גם נודע לנו כי שמה של ״המגפה האסיאתית" הוא Severe Acute Respiratory Syndrome - SARS לאמור : תסמונת נשימתית חריפה.

 ההשערות היו, כי מדובר בנגיף (וירוס, ולא של מחשבים!) והתוכניות היו לעצור אותו בשערי שדות התעופה, תוך שימו שברשת האינטרנט לתקשורת מדעית. בפעולה משותפת ונמרצת נרתמו טכנולוגיות האלף השלישי ותוך חודש אחד בודדו את מחולל המחלה, והמטען הגנטי שלו זוהה ומופה. המחלה תוארה והנתונים מכל העולם עובדו לכדי הגדרות תחלואה, המלצות למניעה, ניסיונות לטיפול והודאה במגבלות - היעדר טיפול או חיסון יעיל. העולם הכריז מלחמה בנגיף, ובעזרת מדיניות של מניעה קפדנית הגענו בראשית יולי למצב בו הנגיף לא גבה יותר קורבנות חדשים. במאמר זה מובא סיפורו של הנגיף, ששמו המלא SARS Corona Virus וסיפור ההתמודדות איתו. 

נזק לרקמה ריאתית  עקב מחלת ה-SARS
CDC/Dr. Sherif Zaki 

נתחיל בהיסטוריה

בחקירה תנגופתית (אפידמיולוגית) רטרוספקטיבית התברר, שבנובמבר 2002 התלקחה מחלה נשימתית חדשה במחוז גואנגדונג (Guangdong) שבדרום סין. שלטונות הבריאות הסיניים בחרו שלא לדווח על המחלה, שהחלה להכות באנשי המחוז ובעובדי בריאות בו. בפברואר 2003 הגיע עובד בריאות מגואנדונג להונג-קונג והתאכסן למשך לילה אחד בבית מלון בעיר. באדם זה נתגלתה מחלה נשימתית חמורה, הוא אושפז בבית-חולים בהונג-קונג ומת ממחלתו. אדם זה הפיץ את המחלה בקרב 95 עובדי בריאות בהונג קונג. בהמשך, משנחקר המקרה נולד כינוי חדש למפיצי המחלה, כינוי הנוגע רק לחלק מהחולים - ״מפיצי על״, כינוי השמור לאותם חולים המביאים להדבקה נרחבת במחלה. ברשת האינטרנט התפרסם תרשים המתאר את הפצתו של הנגיף על-ידי אדם בודד.

אורבני קרלו (Carlo Urbani) רופא מומחה למחלות זיהומיות שעבד אז בהאנוי שבווייטנאם מטעם ארגון הבריאות העולמי, דיווח על חולים המופיעים עם תסמונת נשימתית מיוחדת, מלווה בדלקת ריאות שסימניה אינם רגילים (דלקת ריאות א-טיפית). עם הופעת החולים הראשונים, זיהה ד׳׳ר אורבני את ההתנהגות הייחודית של המחלה הזו שפיתחה ״חיבה״ מיוחדת לעובדי בריאות. אורבני עצמו נדבק במחלה ונפטר ממנה. 

ד"ר קרלו אורבני המנוח
WHO 

באותה עת הגיעו מסין דיווחים רשמיים ראשונים על תחלואה נשימתית יוצאת דופן: דלקת ריאות שסימניה אינם רגילים. ארגון הבריאות העולמי החל לאסוף ולבדוק את הדיווחים ובתוך פחות מחודש יצא בהכרזה על המחלה המאיימת על בריאות העולם, מחלת ה-SARS.

סימנים של המחלה

המחלה היא מחלה מדבקת, שלאחר חשיפה והדבקה ״דוגרת״ בגוף כרגיל תקופה של 2 עד 7 ימים, אף שיש מקרים של התפרצות מחלה לאחר 10 ואפילו 16 ימים מעת החשיפה. השלב הראשון של המחלה הוא שלב הפרודרום המתאפיין בדרך-כלל בחום גבוה, מעל 38 מעלות צלזיוס. התסמינים האחרים מופיעים בשכיחויות שונות והם: צמרמורות, כאבי שרירים, כאב ונפיחות בבלוטות לימפה, שיעול, כאבי ראש, ירידה במספר טסיות הדם וחולשה; עלולים גם להופיע שלשולים ובחילות. 

החום, כסימן מרכזי בשלב הראשון נחשב בתחילה לסימן מסנן, אך במאי החלו להופיע פרסומים על חולים, בעיקר קשישים, אצלם בשלב הראשון לא הופיע חום גבוה, אלא תסמינים כלליים בלבד. עם זאת, שינויים, ולו גם קטנים, מתגלים בצילום חזה בקרב כ-80% מהחולים כבר בשלב זה, ולכן יש מקום לעריכת צילום חזה ולפיענוח מהימן וקפדני שלו.

בכל מקרה, לאחר 7-3 ימים מתפתח השלב השני של המחלה - השלב הנשימתי. בשלב זה מופיע לרוב שיעול יבש מלווה בקושי בנשימה וירידה ברמות החמצן בדם. המצוקה הנשימתית מגיעה ב-10%-20% מהחולים לכשל נשימתי חמור, המחייב הנשמה. בשלב זה בקרב כ־ 80% מהחולים ניתן לזהות בצילום חזה אזורים של קונסולידציה. הפגיעה מתחילה בהקף הריאות ומתקדמת למרכז בית החזה. התסמינים הנשימתיים נמשכים לאורך זמן והחולים סובלים מתסמינים שונים במשך 3, 4 שבועות ואף יותר.

עם תחילת ההתפרצות העולמית של המגיפה, שיעורי התמותה שפורסמו הגיעו ל-4% בערך. ארגון הבריאות העולמי פרסם נתונים מהמדינות שבהן נרשמו מקרי מוות מהמחלה. התברר כילא בכל המדינות הביאה המחלה למוות. באירופה ובארה׳׳ב למשל, לא נרשמו מקרי מוות כתוצאה מהמחלה. עם זאת, באותן מדינות בהן אכן היו מקרי מוות, שיעוריהם הגיעו למעשה לכ-14%-15%. בניתוח של הנתונים המרוכזים בידי ארגון הבריאות העולמי (WHO) התברר כי גיל החולים הוא משתנה קריטי בנוגע לסיכון למוות: בקרב החולים עד גיל 25 שיעור התמותה היה נמוך מ-1%; בקבוצת הגילים שבין 26 ל- 44 שנים שיעור התמותה הגיע ל־ 6%. בגילים 64-46 שנים טיפסו שעורי התמותה ל-15% ובגילים שמעל 65 הגיעו שיעורים אלה לכ-50%! המין גם הוא משתנה משמעותי: גברים נמצאו בסיכון גבוה יותר למוות.

נא להכיר: הנגיף

הנגיף שגורם ל-SARS שייך למשפחת נגיפים מסוג קורונה. עד כה  היו מוכרים ממשפחה זו שלוש קבוצות של נגיפים המחוללים מחלות בבעלי חיים ובבני אדם. בבעלי חיים מדובר בתסמינים נשימתיים ובתסמינים האופייניים למערכת העיכול, והמחלה עלולה להיות חמורה ומסוכנת. לעומת זאת, עד לאחרונה התחלואה שהייתה מוכרת בבני אדם כתוצאה מנגיפי קורונה הייתה בעיקר הצטננות. למעשה הנגיף הוא המחולל השני בחשיבותו. אחרי נגיפי ה-Rhino שגורם להצטננות ״רגילה״ בבני-אדם מבוגרים. 

עם התפרצות מחלת ה-SARS ומיפוי הגנום הנגיפי התברר, כי מדובר בנגיף חדש. הנגיף SARS Corona Virus (ובקיצור: SARS CoV)  דומה לנגיף שמחולל מחלות בעופות. עובדה זו תומכת בהשערה שמדובר למעשה בנגיף עופות, שעבר מוטציה והדביק בני אדם שחיים בחוות חקלאיות במחוז גואנגדונג. השערה זו גם נתמכה בתוצאות החקירות התנגופתיות (אפידמיולוגיות), לפיהן החולים הראשונים היו עובדי מטבח שתפקידם היה לנקות את העופות טרם בישולם. לעומת זאת, רוטה (Rota) ועמיתיו טוענים שהנגיף החדש אינו דומה לשום קבוצת נגיפים מוכרת, אף שהוא שייך למשפחת ה-Corona.

הנגיף SARS CoV הוא נגיף RNA חד- גדילי. השם קורונה נגזר מהיותו עטוף בהילה, כעין כתר. ה״כתר״ מורכב מחלבוניס-מסוכרים (גליקופרוטאינים). הללו משמשים חלבוני היצמדות לקולטנים המבצבצים מפני התאים של האדם. הם גם משמשים כאנטיגנים - כנגדם מייצרת מערכת החיסון נוגדנים. פנימה לכתר נמצאת מעטפת, אשר לה חשיבות קלינית רבה, משום שהיא משמשת אתר מטרה נוח לחומרי החיטוי הנפוצים בשוק, כגון כלור ואפילו אלכוהול 70%.

המעטפת עוטפת חלל שבתוכו צבר חלבונים קרומיתיים (חלבוני ממברנה). ולבסוף, בעומק הצבר הזה שוכן המטען הגנטי של הנגיף: RNA משולב בחלבוני גרעין.

עם חדירת הנגיף לגוף האדם, נצמד הנגיף באמצעות הגליקופרוטאינים שלו לתאי המטרה. היצמדות זו מאפשרת שינוי בקרומית תא האדם ונדידה של ה-RNA הנגיפי אל תוך הציטופלסמה של תא האדם. ה-RNA הנגיפי ״משעבד״ את תא המטרה ומשכפל את מרכיבי הנגיף. כל מרכיבי הנגיף מתארגנים יחדיו בגופיפי גולג׳י שבתא, מופרשים מן התא הנגוע ועוברים לזרם הדם ומתחילים במחזור רבייה חדש. 

העובדה שהנגיף מתרבה מבלי לחדור לגרעין התא גורמת לשכפול אוטומטי, חסר מנגנוני בקרה, של החומר הנגיפי. לפיכך תהליך השכפול מהווה מקור פורה למוטציות.

״זירת הקרב", או: השפעות העולם המודרני

הקרב מתרחש במספר זירות. הזירה הראשונה היא זירת בני האנוש, החולים והבריאים: אלה שנדבקו במחלה ואלה שקרובים להם ומטפלים בהם ושאת הדבקתם יש למנוע!

עד כה, כדי להפחית ככל שניתן סיכונים של הדבקה, פעלו הצוותים המטפלים בתנאי בידוד מחמירים. החולה אושפז בחדר מבודד, המצויד במערכות ליצירת ״לחץ אוויר שלילי״ (לאמור לחץ נמוך מן החיצוני, כך שהאוויר הנגוע בנגיפים לא יפרוץ החוצה), ומסננים לסינון של האוויר הנפלט מהחדר. המטפלים נדרשו לחבוש מסכות בדרגת סינון גבוהה. זאת למרות העדויות המצביעות דווקא על הדבקה טיפתית.

ממחקר שנערך בהונג קונג התברר, כי בקרב עובדים שנקטו באמצעי בידוד טיפתי ומגע, כלומר חבשו מסכות גבוהות סינון, או אפילו מסכות כירורגיות בלבד, לבשו חלוקים, עטו כפפות והקפידו על רחצת ידיים, לא היתה הדבקה בסארס. למרות זאת, תוארה הדבקה של רופאה שטיפלה בחולה סארס שנקטה באמצעי הגנה מחמירים. 

בכל מקרה, משרד הבריאות בישראל בחר בגישה המחמירה וקבע שהעובדים המטפלים בחולים עם חשד לסארס יתמגנו בביגוד מגן מלא ויפעלו בתנאים של בידוד אוויר קפדני.

גיזרה נוספת היא זירת האינטרנט. ארגון הבריאות העולמי פתח אתר מאובטח ברשת לריכוז הנתונים מכל מקורות הטיפול והמחקר. שיתוף פעולה יוצא דופן של המעבדות המתקדמות בעולם, ביבשות השונות, וספריות רפואיות, במשולב עם רופאים ומומחים הניב מחקר מקיף שהודות לו הצליחו החוקרים לבודד מהחולים בהונג-קונג את הנגיף ב-16 באפריל פורסם כי הנגיף זוהה). מאמץ נוסף, שעיקרו בקנדה, הביא לפיענוח הגנום של נגיף הסארס וזיהויו כנגיף חדש ולא מוכר. הוצע ששמו של הנגיף החדש יהיה Urbani related SARS CoV, לזכרו של הרופא, ד״ר אורבני.

בזירת המעבדות פועלים גם לאיפיון הנגיף החדש. עד כה נמצא שריכוז הנגיפים גבוה במיוחד בדגימות כיח (עד מיליון מולקולות RNA במיליליטר) כמויות ניכרות של הנגיף מופרשות גם בצואתם של חולים בשלבי ריפוי. ריכוז קטן יותר של נגיפים מצוי בדם בשלב בו נמצא הנגיף בדם.

נראה שנגיף הסארס עמיד יותר מנגיפי הקורונה שהיו מוכרים קודם לכן. למשל, בניגוד לנגיפים שהיו מוכרים בעבר ושיכלו לשרוד מחוץ לגוף עד 3 שעות, הרי שהנגיף החדש יכול לשרוד על משטחי פלסטיק, שזוהמו בהפרשות המכילות את הנגיף, במשך יומיים. בצואה שלשולית שורד הנגיף יומיים עד 4 ימים! מכאן הצורך ביצירת סביבה נקייה סביב החולה והקפדה גם על תנאי בידוד מגע.

החוקרים שקדו גם על פיתוח שיטות לאיבחון המחלה. שיטות מקובלות לזיהוי נוגדנים מאפשרות היום איתור נוגדנים רק לאחר כשלושה שבועות של מחלה לפחות (אצל חולה מסוים). פותחה שיטה גנטית לזיהוי המחלה על פי החומר הגנטי, תוך שימוש בשיטת Polymerized Chain Reaction) PCR). שיטה זו נמצאה יעילה ומשמשת היום גם בארץ, אם כי עדיין אינה יכולה לשמש כקריטריון בודד לאיבחון.

חוקרים אחרים עוסקים במציאת תרופה למחלה, אם תרופה מוכרת ואם פיתוח של תרופה חדשה. התרופות המוכרות כנגד נגיפים, שהיו בשימוש עם זיהוי המחלה, כדוגמת Ribavirin, לא נמצא שיש להן השפעה כלשהי על הנגיף. הטיפול בחולים עצמם שילב מתן תרופות אלו עם סטרואידים. לסטרואידים יש, כנראה, השפעה מיטבה על מצבם הכללי של החולים.

חוקרים במעבדות מרכזיות מנסים לבדוק טיפולים על־ידי מגוון תרופות מוכרות, שאינן ספציפיות לטיפול במחלות נגיפיות. המטרה היא לנסות למצוא בסריקה כוללת תרופה שתועיל כטיפול במחלה, אך הדבר לא עלה יפה עדיין. גם הניסיונות לפתח חיסון כנגד הנגיף לא יישאו תוצאות בחודשים הקרובים ככל הנראה, מאחר שמדובר בנגיף בעל נטייה ברורה למוטציות.

מוסר השכל

ארגון הבריאות העולמי כבר הודיע כי מחלת ה-SARS נעצרה. הקרב הוכרע הודות לשיתוף פעולה בין גורמי בריאות בכל העולם. כלי הנשק במלחמה זו התבססו על תקשורת online בין שירותי הבריאות, דיווחים בזמן אמת, התייעצויות, פירסום בינלאומי של מדיניות מניעה ומגבלות והתגייסות כוללת. אך בד בבד עם הפעילות הטכנולוגית הענפה נרתמו למערכה גישות מסורתיות ושיטות קלאסיות של ניקיון בסיסי, חיטוי ובידוד, כלי נשק מוכרים ואמינים בעזרתם מנסה האדם להתגונן מפני מחלות נגיפים! 

לקריאה נוספת

* משרד הבריאות, (2003) תכנית מוכנות: תסמונת נשימתית חמורה SARS. י-ם משרד הבריאות

❖CDC (2003) "Updated interim surveillance case definition for severe acute respiratory syndrome (SARS) - United States", April 29, 2003.

❖Drosten et al. (2003). Identification of a novel coronavirus in patients severe acute respiratory syndrome. "The New England Journal of Medicine", April 10, 2003.

❖ Marra et al.(2003) The genome sequence of the SARS-associated coronavirus. "Science", 300, 1394-9.

❖ WHO (2003). "WHO issues: A global alert aboutcase of atypical Pneumonia". 12 March 2003

קארין לי עובדיה, ענבל גזית ואיליה קגן עובדות היחידה למחלות זיהומיות, מרכז רפואי אסף הרופא. דינה סילור היא מנהלת הסיעוד במרכז הרפואי אסף הרופא

פורסם ב"גליליאו" גיליון 64, דצמבר 2003.

חיידקים אנרגטיים - יורם אורעד

האם יום יבוא ונוכל להפיק אנרגיה מפח הזבל שלנו?

איך שלא תסתכלו על זה, העתיד אינו צופן טובה למקורות האנרגיה המחצביים. ההתדלדלות הצפויה של מקורות האנרגיה מסוג זה. ובמיוחד של נפט, וההשלכות הסביבתיות של השימוש בהם, הצמיחו כבר מגוון נרהב של רעיונות למקורות אנרגיה עתידיים, ניתן למנות בהם אנרגית שמש, אנרגית רוח, אנרגיה מגלי הים ועוד. מועמד אפשרי נוסף הוא חיידק. מדובר בחיידק מחזר ברזל (Rhodoferax ferrireducens) החיידק מאפשר הפקת אנרגיה חשמלית מסוכרים פשוטים שומם ביעילות של 81 אחוזים ללא מתווכים ולכן נראה כמועמד מבטיח ליצירתן של סוללות עתידיות שיפעלו באמצעות החיידק שיבוא במגע עם סוכר.

Rhodoferax ferrireducens
מקור התמונה

החוקרים שגילו זאת הם סוודס שודורי (Chaudhuri) ודרק לוולי (Lovely) מאוניברסיטת מסאצו'סטס. כאשר הטבילו החוקרים חיידקים מסוג זה בתוך תמיסת גלוקוז המצויה בתא שיש בו אלקטרודת גרפיט, הסתבר שבמהלך הזנת החיידקים בסוכר גרמו החיידקים להעברת אלקטרונים ישירות אל תוך האלקטרודה כך שנוצר זרם חשמלי. תוך הזנתם של החיידקים בתוך התמיסה הם גדלו ובאופן כזה המשיכו לקיים זרם חשמלי לאורך זמן.

החוקרים בדקו גם את פעולתו של החיידק בנוכחות סוכרים אחרים כגון פרוקטוז וסוכרוז, וגילו שהוא הפיק גם מהם אנרגיה חשמלית באותה דרך ובאותה יעילות.

ההתקן הזה שבו תמיסת סוכר, חיידקי פרירדוסנס ואלקטרודת גרפיט מהווה למעשה תא דלק לכל דבר. מסתבר גם שדליפת האנרגיה החשמלית בזמן שאין ההתקן פועל היא מועטה וכן שניתן לטעון אותו מחדש, ממש כמו סוללה נטענת.

תכונות אלה הופכות את תא הדלק הזה למועמד לשימוש עתידי כסוללה שימושית, יעילה וזולה. דגמים מסחריים של סוללות מסוג כזה יוכלו לעשות שימוש בפסולת מסוגים שונים כגון פסולת חקלאית ואפילו אשפה ביתית, המכילים סוכרים.

אפשר להתחיל אם כן, לפנטז על סוללות מלאות במעט אשפה המעורבבת עם חיידקים, שניתן יהיה לטעון אותן מחדש.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 62, עמ' 16, אוקטובר 2003.

חיסונים ירוקים - על חקלאות מולקולרית בשרות הרפואה - ידידיה גפני

ושוב על מזון מהונדס גנטית: והפעם על חיסונים שניתן לגדל בשדות ובחממות במקום להפיק במעבדות

Stevanovicigor

בעשר השנים האחרונות חברו שתי מהפכות בביולוגיה זו לזו לכינון שטח חדש ברפואה המודרנית: חיסון אוכלוסיות באמצעות מזון מהונדס גנטית. המהפכה הראשונה מן השתיים היא האפשרות ליצור בקלות יחסית צמחים מהונדסים גנטית, שבהם נוצרים חלבונים על-פי גנים ממקור זר שנוספו לצמחים בתהליך ההינדוס; מדובר בצמחים כגון עגבנייה, תירס, אורז, תפוח אדמה, בננה, שעועית ועוד.

המהפכה השנייה היא המהפכה הגנומית שקיבלה תאוצה רבה בין השאר בעקבות פרויקט הגנום האנושי. בעקבות מהפכת הגנומיקה והפרוטאומיקה (זו משלבת מידע מהגנומיקה על תוצרי התבטאות הגנים, לאמור - החלבונים, ועל האינטראקציה ביניהם) הבנתנו את הבסיס המולקולרי למחלות זיהומיות העמיקה מאוד. חיבור של מידע זה ליכולת ליצור צמחים מהונדסים גנטית שבהם מתבטאים גנים המקודדים יצירת חלבונים משרי חיסון נוסד בשלהי המאה העשרים, בעיקר במעבדות מחקר אקדמיות. כיום, בתחילת המאה העשרים ואחת, נעשים כבר שלבי מעבר מבטיחים אל התעשייה.

לצורך בחיסון בני אדם וחיות משק באמצעות צמחי מאכל כמה טעמים. ראשית, בארצות רבות בעולם, כמו הודו, בנגלה-דש, אפגניסטן, חלקים מסין, מדינות בדרום אמריקה, אך בעיקר ארצות אפריקה, האפשרות לחסן אוכלוסין כנגד מחלות זיהומיות היא מוגבלת. בהיעדר תשתיות רפואיות מסודרות אין למעשה דרך יעילה להביא את החיסונים בצורה המקובלת בארצות המפותחות אל קהל היעד. לא כוח אדם מתאים ולא חומרי החיסון עצמם נמצאים בכמות מספקת לרשותן של מדינות אלו.

כמו כן, גם כשיש סיוע בינלאומי ותרכיבי חיסון נשלחים למדינות עניות, האמצעים הנדרשים לאחסון תקין של התרכיבים, כגון אחסנה בקירור ואחזקה סטרילית של אמצעי ההזרקה, לא תמיד קיימים וכך יוצא שהחיסון איננו מגיע בצורה ראויה אל המקבל.

ועל כל אלה, קיים גם ההיבט הכלכלי. יצירת חומרי החיסון דורשת אינקובטורים, מכלי תסיסה ותהליכי בידוד ניקוי ואריזה שמייקרים את המוצר המוגמר. בחברת השפע עלויות אלו הן בנות השגה. לא כך הם פני הדברים בעולם השלישי - מחיר חיסון כנגד שפעת שווה שם לשכר עבודה שבועי ואף למעלה מזה.

תרכיבי חיסון כנגד נגיפים וחיידקים משמשים ברפואה כבר למעלה ממאתיים שנה. מערכת החיסון מגינה על בעלי חיים רב-תאיים מפני פולשים זרים, והיא מבוססת על שילוב בין תאים שפועלים ישירות על הפולש הזר לבין תאים המייצרים חלבונים המשמשים במלחמה כנגד פולשים זרים, וכן כנגד חומרים זרים לגוף. הידועים שבין חלבונים אלה הם הנוגדנים. דרך מקובלת להכנת הגוף להתמודד בפולשים אלימים היא עירור יצירתם של נוגדנים על-ידי מערכת החיסון, וזאת בעזרת חשיפתה לפולש לא אלים, כלומר - שאין בכוחו להזיק; לשיטה זו קוראים חיסון, חיסון פעיל. ברוב המיקרים, ועד לאחרונה – בכולם, נעשה העירור תוך שימוש בחיידקים או בנגיפים מוחלשים. זהו חיסון פעיל, להבדיל ממתן הנוגדנים עצמם, שיטה המכונה חיסון סביל, שיטה שאותה נוקטים במקרה בו יש צורך מיידי להדביר גורם זר בגוף שאיננו מחוסן ושאין הזמן מאפשר פיתוח חיסון נגדו.

חיסון פעיל כטיפול מונע מחלות הפחית במידה ניכרת את התחלואה של האדם ושל חיות משק רבות. ואולם החדרה של נגיף מוחלש או חיידק מוחלש יכולה להוות בעיה כאשר מצבו הכללי של המחוסן בעייתי. כך, לדוגמה, חיסון של חולי איידס איננו משיג את המטרות הרצויות, וכך הדבר בחולים שגופם נחלש מאוד, או - וזה המקרה היותר נפוץ במדינות עניות - באוכלוסייה הסובלת מתזונה לקויה. במקרים אלה גורם המחלה (הפתוגן) המוחלש יכול להתרבות ולגרום למחלה במקום לעורר חיסון נגדה.

בעידן הביולוגיה המולקולרית והיכולות שהתפתחו מאז שנות השבעים של המאה העשרים לחתוך גנים ולשלבם בתוך DNA אחר, החלה תקופה חדשה גם בשדה החיסון. לא עוד שימוש בחיידק או בנגיף שלם אך מוחלש, אלא שליפה מן הפותגן של גן יחיד המקודד יצירת חלבון המעורר את מערכת החיסון, והשתלתו של גן זה בתוך תא שכשלעצמו אינו מעורר מחלה באדם או בבעלי החיים. כבר בשנת 1984 החלו מדענים לייצר חלבונים מעוררי חיסון של נגיף הצהבת מסוג B בתאי שמרים. פוטנציאל זה, יצירתם של חלבונים מעוררי חיסון, ניתן למימוש גם בצמחים. ומדוע דווקא בצמחים? ראשית משום שניתן לגדל כמויות גדולות של צמחים בזול, יחסית להשקעות במכלי מעבדה לגידול שמרים או חיידקים. ניתן גם לייצר חלבונים משרי חיסון בבעלי חיים או כתרביות של תאי אדם. ואולם זו דרך יקרה יותר, ובנוסף על כך כרוך בה סיכון שאינו קיים בצמחים: זיהום אפשרי בנגיפי חיות, או אף בחלבוני פריון, הגורמים למחלות המוח הספוגי, כגון "מחלת הפרה המשוגעת" (וראו: רות גביזון ואלברט טרבולוס - "חידת הפריונים",  אביב שחק - "מי משוגע!"). בנוסף לכך, צמחים רבים הם אכילים, וכך הם יכולים להוות אמצעי פשוט (וטעים ...) להבאת האנטיגן הנדרש ישירות לגוף. מי יעדיף לבלוע חיידקים יצרני האנטיגן אם אפשר לאכול במקומם בננה?

יצירת צמחים טרנסגניים (צמחים מהונדסים גנטית) הפכה בעשרים השנים האחרונות לטכנולוגיה שגרתית במיני צמחים רבים. ביטויו של גן זר בצמח יכול בעיקרון להתרחש בשתי דרכים עיקריות. האחת, החדרת הגן הזר אל תוך הגנום של תא צמחי ויצירת צמח שלם, ואף אלפי העתקים שלו, בפרק זמן קצר יחסית. בצמחים אלה הגן הזר מצטרף לחומר הגנטי של הצמח ומועבר לצאצאיו, כפי שעוברים בתורשה שאר הגנים של אותו הצמח. בעשרים השנים האחרונות פותחו מספר שיטות לביצוע העברה כזו של גנים לצמחים. אחת החשובות שבהן עושה שימוש בחיידקי אגרובקטריום (Agrobacterium) - אלה משמשים להעברת גנים לצמחים דו-פסיגיים (כגון עגבניה, סויה); שיטה נוספת היא ירי גנים באמצעות "תותח גנים", המשמש בעיקר להחדרת גנים לצמחים חד-פסיגיים (כגון אורז, בננה).

גישה אחרת היא ביטוי חולף של הגן הזר בצמח על ידי הינדוס גנטי של נגיף התוקף צמחים. הנגיף שעבר הינדוס נושא את הגן הזר, והוא מדביק את הצמחים המשמשים לו פונדקאים. יתרונה של שיטה זו בעוצמת הביטוי של הגן הזר - נגיפים מתרבים במספרים גבוהים יחסית בכל תא ותא ובכך מגדילים בצורה ניכרת את רמת ביטויו של הגן הזר שהם נושאים. כמו כן, יחידות בקרת השיעתוק (פרומוטורים) של נגיפים הן לרוב חזקות ומאפשרות הגדלה נוספת ברמת הביטוי של הגן הנדרש.

ואולם צמחים מהונדסים גנטית ניתן להרבות הן בהכלאות והן באורח וגטטיבי (כגון - יצירת ייחורים), כך שגם צאצאיהם יישאו את הגן הזר ואילו בשימוש בנגיפים יש להדביק מחדש את הצמחים, מה שדורש מחדש עבודה בכל דור צמחים. בנוסף לכך, נגיפים אינם יכולים לשאת קטעי DNA גדולים וקטעים זרים של למעלה מ-1000 זוגות נוקליאוטידים יאבדו מהגנום של הנגיף עם הזמן.

לצמחים מהונדסים גנטית ניתן להחדיר קטעי DNA גדולים, העשויים אלפי זוגות נוקליאוטידים, ואף עשרות אלפים, תוך שהם ממשיכים להתקיים בצורה יציבה. באחרונה אף הופיעו דיווחים על הצלחות בהחדרת קטעי DNA לתוך ה-DNA של הכלורופלסטים. אם אכן תהפוך שיטה זו למקובלת, ניתן יהיה להתגבר על המספר הנמוך של העתקי הגן הזר, מאחר שמספר הכלורופלסטים בתא צמחי יכול להיות גדול (50 עד 100 כלורופלסטים בתא, ובכל אחד מהם כ-200 עותקים של מולקולות ה-DNA הכלורופלסטי).

חיסון באכילה

הרעיון של חיסון פעיל באמצעות צמחים תואר לראשונה בשנת 1992 על ידי צ'רלי ארנטסן (Arntzen) ושותפיו שהחדירו לצמחי טבק מקטע DNA המקודד את יצירתו של האנטיגן העיקרי שמופיע בשטח פניו החיצוני של נגיף הצהבת מסוג B; ההחדרה נעשתה באמצעות חיידקי אגרובקטריום. אולם רק בשנת 1999 נעשה ניסוי בבני אדם - שלושה מתנדבים הסכימו לאכול במשך מספר חודשים חסה מהונדסת גנטית, המייצרת את החלבון האנטיגני. שני אנשים נוספים אכלו באותה העת חסה זהה שאיננה נושאת את הגן לאנטיגן. למרות שכמות האנטיגן שנוצרה בצמחים הייתה מעטה מאוד בהשוואה לרמת האנטיגן המשמשת בדרך כלל לחיסון, נמצאו בדמם של המתנדבים שאכלו חסה מהונדסת כמויות נוגדנים הנחשבות מספיקות לצורך הגנה מהנגיף. לאחרונה דיווחו על עגבניות המייצרות אנטיגן מחסן זה, ברמות הגבוהות פי עשרה מאלו שבחסה. היתרון בעגבניות הוא האפשרות לקבל מנות גדולות של חומר על ידי שתייה של מיץ עגבניות מהונדסות.

עד כה נבחרו חלבונים מעטים לניצול הרעיון של חיסון באמצעות מזון. סיבה עיקרית לכך היא העובדה שחלבונים המגיעים למערכת העיכול שלנו מתפרקים בה למרכיביהם - החומצות האמיניות, כך שאינם חודרים למערכת הדם בשלמותם. זאת בניגוד לצורת החיסון המקובלת, בה מוחדרים החלבונים או הפתוגנים המוחלשים מעוררי החיסון בהזרקה ישירות למערכת הדם.

אולם ישנם פתוגנים, כמו החיידק הגורם למחלת הכולירה, שהחיסון נגדם נעשה בדופן המעי על ידי תאים השוכנים ברירית המעי. במקרים אלה נוצרים נוגדנים (אימונוגלובולינים) מטיפוס IgA, המופרשים מהשכבה המייצרת אותם אל שטח הרירית. נוגדנים אלה מונעים קישור של הפתוגן לקולטנים הנמצאים בתאים המרפדים את המעי ובכך מונעים מחלה.

האם ניתן לחקות זאת על ידי חלבונים של הפתוגן? התשובה לכך היא חיובית ובמספר מקרים כבר נעשו ניסויים קליניים. כולירה היא מחלה זיהומית קשה המפילה קורבנות רבים בעולם כולו ונגרמת על ידי החיידק Vibrio cholera. חיידק זה מפריש במערכת העיכול של החולה רעלן חלבוני הקרוי רעלן הכולירה, CT. רעלן זה נקשר לתאים במעי וגורם שלשולים, הפרשת נוזלים כה רבה עד שבהיעדר טיפול ימות החולה מהתייבשות. מתברר שרעלן הכולירה הוא חלבון הבנוי משתי תת יחידות, A ו-B. תת היחידה A היא זו היוצרת את האפקט הביולוגי בתאים, שמתבטא בשלשולים. תת היחידה B איננה משרה את סימני המחלה, אך נדרשת לשם קישור הרעלן לקולטן במעי. תת יחידה זו עשויה למעשה ממחומש של פפטידי B זהים, כל אחד בעל משקל מולקולרי של 12,000 דלטון, הקושרים את הרעלן לקולטנים בדפנות תאי המעי. חשיפת מערכת העיכול לתת היחידה B בלבד איננה מביאה לנזק כלשהו, אך יש בה כדי לעורר את מערכת החיסון ליצירת נוגדנים, ומתברר שיצירת נוגדנים כנגד היחידה B עשויה למנוע את המחלה.

יצירת צמחים מהונדסים בהם מקודד הגן המוחדר יצירת חלבון B יכולה, אם כך, להביא לחיסון כנגד מחלת הכולירה. האומנם? כדי לבחון זאת יצרו ארנטסן וקבוצתו צמחי תפוחי אדמה המייצרים את החלבון. מצמחים טרנסגניים אלו נאספו הפקעות, נחתכו לקוביות קטנות, ובהם האכילו עכברים בניסוי מבוקר. על-פי תוצאות ניסוי זה שנעשה בשנת 1998 התברר שהעכברים שאכלו תפוחי אדמה טרנסגניים היו חסינים יחסית לעכברי הביקורת שאכלו תפוחי אדמה שאינם טרנסגניים.

כמו חיידקי הכולירה, גם זנים מסוימים של חיידק המעיים Escherichia coli יוצרים רעלן הגורם לשלשולים חריפים המסכנים את חייו של החולה. וגם במקרה זה נמצא שהרעלן עשוי משתי תת-יחידות חלבוניות כאשר זו הקרויה B איננה רעילה כשלעצמה אך משמשת לעיגון תת היחידה A לקרומיות התאים שברירית המעי. בעזרת צמחי תפוחי אדמה טרנסגניים המבטאים את הגן המקודד יצירת תת היחידה B של רעלן הקולי, ניתן היה לחזור על ניסוי מקביל לזה של חיידקי הכולירה. אכן, גם העכברים ששימשו בניסוי זה פיתחו עמידות כנגד החיידקים. אלא שבמקרה זה המשיכו החוקרים את הבדיקה ולאחר מתן האישורים הנדרשים בדקו גם את ההשפעה של תפוחי האדמה המהונדסים על בני אדם.

קבוצה אחת של אנשים קיבלה חתיכות של תפוחי אדמה מהזן המהונדס וקבוצת הביקורת קיבלה תפוחי אדמה שלא הכילו את הגן לתת היחידה B. יש לציין שכדי למנוע פירוק או שינוי מבני של החלבון לא בושלו תפוחי האדמה, כך שהמנות שבהן האכילו את האנשים היו צנועות בגודלן ולא עלו על 100 גרם בכל ארוחה. הערכת החוקרים היא שבכל מנה כזו יש כ-500 מיקרוגרם של החלבון מעורר החיסון. בניסוי זה לא נעשתה כמובן הדבקה מכוונת בחיידקים לשם בדיקת העמידות, ואולם נבדקה רמת הנוגדנים בדמם של המטופלים. ואכן, כך התברר, בחלק מהמטופלים הופיעה רמה מספקת של נוגדנים בדמם, שנחשבת לרמה מספקת על מנת להגן עליהם כנגד הידבקות בחיידקי ה-E. coli האלימים.

בנוסף לחיידקים, יש גם נגיפים הגורמים דלקות מעיים; מבין הנגיפים הללו, הנגיף נורווק (Norwalk Virus) הוא המסוכן ביותר. הנגיף מועבר במזון ובמים וגורם לחולים סבל רב וכאבי בטן חזקים. יצירת צמחים מהונדסים גנטית המייצרים בתאיהם את חלבון הקופסית של הנגיף יכול לסייע בחיסון בני אדם ולהביא ליצירת חיסון כנגד נגיף זה.

נגיף אחר שחשוב לספר עליו הוא נגיף הכלבת. כלבת היא מחלה קשה ביותר המועברת לאדם בנשיכה על ידי חיות נגועות כגון כלבים, שועלים ואף חתולים וחולדות. מדי שנה מתים בעולם למעלה מ-40,000 בני אדם ממחלה זו (בישראל המקרים נדירים ביותר). הנגיף, המועבר ברוק, פוגע בסופו של דבר במערכת העצבים וללא טיפול ימות החולה. חיסונים נגד כלבת כוללים במקרים רבים גם חיסון סביל: דהיינו, מזריקים לחולה נוגדנים. טיפול סביל בנוגדנים מהווה כשלעצמו בעיה משום שהגוף עלול לפתח נוגדנים כנגד הנוגדנים עצמם. יש לכן יתרון לחסן חיסון פעיל ומראש אוכלוסיות בסיכון כנגד נגיף נורא זה. לו ניתן היה לייצר נוגדנים אנושיים במערכת זרה, היה הדבר משנה באחת את הטיפול בכלבת. יש לדעת שבכל שנה ושנה מקבלים לפחות עשרה מיליוני בני אדם טיפול בנוגדנים כנגד כלבת.

מבנה נגיף הכלבת (סכימה)

ואכן גם במקרה של נגיף הכלבת הצליחו מדענים מפילדלפיה לייצר חלבון ממעטפת הנגיף (גליקופרוטאין, מרכיב של הקרומית) בצמחי עגבנייה. בניסויים קודמים התברר לחוקרים שאכן מתן חלבון זה בהאכלה חיסן בעלי חיים בפני הנגיף. עתה שוקדת הקבוצה על העלאת רמת הייצור של החלבון בצמחים, כדי להגיע לכמות שתאפשר להזין בעלי חיים באופן שיגרתי במזון שיחסן כנגד נגיף הכלבת. הצלחה תביא מן הסתם גם לניסויים קליניים בבני אדם.

נגיף שזכה לאחרונה לתשומת לב כלל-עולמית הוא נגיף הסארס, הגורם למחלת דרכי נשימה קשה שמביאה במקרים רבים אף למוות. לא מן הנמנע שבעתיד נוכל אף לאכול מזון שיחסננו מנגיף זה. בינתיים ייצרו מדענים בקולורדו שבארצות הברית צמחי עגבניה המחסנים כנגד נגיף אחר של דרכי הנשימה: RSV (ר"ת של Respiratory Syncytial Virus). הנגיף RSV הוא נגיף דרכי הנשימה הנפוץ ביותר בקרב פעוטות בעולם כולו ובמקרים רבים מביא גם למוות. כמו בנגיף הכלבת, גם במעטפת של נגיף זה קיימים גליקופרוטאינים שהם מועמדים לשמש כאנטיגנים המשרים יצירת חיסון פעיל. ואכן נמצא שאחד מהם, "חלבון איחוי F", מעורר יצירת נוגדנים, וניתן באמצעותו לחסן באמצעות מזון. ואכן, קבוצת החוקרים מקולורדו כבר האכילה עכברים בעגבניות המהונדסות גנטית המייצרות את החלבון F ובדמם של עכברים אלה נמצאו נוגדנים ברמה שיכולה להקנות חסינות בפני הנגיף. בקרוב יבחנו החוקרים את עמידות העכברים.

לא מעטים מבינינו סובלים סבל רב מנזקי חיידקים לשיניהם. השיניים ניצבות בחזית המגע עם המזון. חיידקי Streptococcus mutans הם שגורמים לעיקר הנזקים לשיניים ולהופעת עששת, בהופכם את הסוכרים שבמזון לחומצות הפוגעות באמייל השן. המחשבה שניתן ליצור צמחים מהונדסים גנטית שימנעו עששת הוליכה את קבוצתו של ארנטסן להחדיר גנים זרים לצמחים, כך שהצמחים ייצרו נוגדנים כנגד חיידקי העששת. יש להדגיש כי בניסוי זה החיסון איננו פעיל אלא סביל, מאחר שהצמח המהונדס גנטית מייצר נוגדנים, ולא גורמים המעוררים יצירת נוגדנים בגוף; את הנוגדנים מפרישים תאי הצמח החוצה.

לאחרונה התבשרנו גם על הצלחה בניסיון לחסן כנגד מלריה. המלריה קטלה במהלך ההיסטוריה מיליונים רבים של בני אדם, והיא ממשיכה להפיל חללים רבים. מלריה נגרמת על ידי טפיל הנישא בגופה של נקבת יתוש האנופלס. חוקרים באוסטרליה דיווחו לאחרונה על הופעת חיסון כנגד מלריה בעכברים שמזונם כלל מספר חלבונים אנטיגניים. הצלחה זו מעידה לדעתם על האפשרות להנדס צמחים שייצרו את החלבונים הללו, כך שניתן יהיה להשתמש בהם כמזון מחסן כנגד המלריה.

לא רק האדם סובל ממחלות, אלא גם חיות המשק והמחמד. הספקת מזון מהונדס גנטית המעורר את מערכת החיסון של בעל החיים לייצר נוגדנים היא מטרה חקלאית חשובה ביותר. למשל, יצירת חיסון בבעלי חיים כנגד מחלת הפה והטלפיים. מחלה זו, המוכרת כבר כמה מאות שנים,היא מחלת הבקר הקשה ביותר; היא מסיבה נזקים כלכליים רבים מאוד לחקלאים. גורם המחלה הוא נגיף מחלת הפה והטלפיים (FMDV). נגיף זה מועבר על ידי חיות המשק, אך גם באמצעים מכאניים כמו כלים חקלאיים ואף על ידי אבק באוויר. אחת המגבלות העיקריות בבלימת מחלה זו באירופה היא חוסר התיאום בין המדינות השונות בנושא החיסון, עדות לכך היא התפרצותה של המחלה באירופה בשנים האחרונות. מדינות אחדות באירופה מחייבות חיסון ואחרות אינן מחסנות. לו ניתן היה לחסן את בעלי החיים בעזרת המזון, היה קל יותר להבטיח בלימה של התפרצות המחלה.

ואכן, התבשרנו לאחרונה על התקדמות של ממש בכיוון זה על ידי קבוצה ארגנטינאית בראשותו של מנואל בורקה (Borca). החוקרים החדירו מקטע של גן הנגיף לצמחי אספסת. הם הזינו עכברים באספסת המהונדסת גנטית ובשלב הראשון נבדקה רמת הנוגדנים לנגיף שהופיעה בדמם - זו אכן נמצאה גבוהה ותואמת לזו המתקבלת מהזרקתו של האנטיגן ישירות לדם. אולם עיקר ההצלחה באה בעקבות הדבקתם של העכברים בנגיף עצמו. בניסויים אלה הוכח שניתן לחסן את העכברים אמצעות האספסת, וכך למנוע את המחלה. האם גם בקר יוכל להתחסן בדרך זו? רק ניסויים מדעיים מבוקרים יוכלו לתת תשובה, אך ההצלחה בניסוי בעכברים מעודדת.

צמחים מייצרי נוגדנים

כאמור, מלבד יכולתם המוכחת של צמחים מהונדסים גנטית לייצר חלבונים אנטיגניים שמעוררים את מערכת החיסון, ניתן לייצר בצמחים גם את הנוגדנים עצמם. אלה משמשים כאמור לצורך חיסון סביל, כשיש צורך להזריק לאדם לא מחוסן נוגדנים בעת צרה. דוגמה לכך היא הכשת נחש: כטיפול מזריקים לפגוע נוגדנים כנגד ארס הנחש. נוגדנים כאלו שיוצרו בצמחים קיבלו את השם "צימחוגדנים" (plantibodies). אולם, בעוד שייצור האנטיגנים בצמחים יכול להביא לחיסון בדרך של אכילה, נשאלת השאלה מה יתרונם של צימחוגדנים ביחס לנוגדנים שנוצרו במקור אחר? התשובה היא בראש ובראשונה כלכלית. עלות ייצור חלבונים (ונוגדנים הינם חלבונים) זולה יותר בצמחים מאשר במערכות אחרות. בארצות רבות בעולם חקלאות איננה דורשת בעלי מקצוע עתירי ידע ששכר עבודתם גבוה כמו זה של עובדי תעשיות הביוטכנולוגיה.

הטכניקות המשמשות את החקלאים מוכרות להם היטב והשימוש בחקלאות כאמצעי ייצור ידוע וקיים בשטח ואיננו דורש הקמת מתקנים חדשים בעלויות גבוהות. גם המעבר מניסוי בקנה מידה קטן לייצור בקנה מידה גדול איננו בעייתי במיוחד, ואיחסון זרעים יכול להבטיח את קיום חומר הגלם הראשוני בצורה קלה בהרבה משימור עדר חיות (כפי שמוצע בשימוש בחיות טרנסגניות שיפרישו חלבונים לחלב שהן מייצרות). וכאמור, סכנת הזיהום בפתוגנים לאדם הוא נמוך בהרבה כשמדובר בצמחים.

נוגדנים משמשים כאמור לשם חיסון, אך יש להם ביקוש רב גם לצורכי אבחון. למשל, בחלק ממחלות הסרטן מוכרים לנו כיום חלבונים ייחודיים המיוצרים על ידי התא הסרטני. חלבונים אלה הם אנטיגניים, כך שניתן לזהותם באמצעות נוגדנים. הדבר מאפשר גילוי מוקדם, מה שמאפשר טיפול מתאים.

ניסויים ראשוניים בייצור נוגדנים בצמחים נעשו ב-1988. נוגדנים בנויים משתי תת-יחידות זהות בעלות משקל מולקולרי גבוה ושתי תת-יחידות זהות בעלות משקל מולקולרי נמוך יותר, וקשרי גופרית מחברים ביניהם. העובדה שגם בתא צמחי התארגנו השרשרות לנוגדן פעיל היתה חשובה ומפתיעה כאחת.

איך מחדירים לצמח את הגנים השונים הנדרשים לבניית הנוגדן? בחלק מהמקרים החדירו החוקרים את הגנים יחדיו ואילו במקרים אחרים הוחדר כל גן לצמח אחד ואחר כך, בהכלאות, צורפו הגנים יחדיו ליצירת הנוגדן השלם.

יתרון חשוב לייצור נוגדנים בצמחים הוא יכולת שמירתם לטווח ארוך באיברי אגירה צמחיים, כמו זרעים. זרעים של אגוזי אדמה (בוטנים), למשל, כוללים עד כ-30% חלבון. גם אם כמות הנוגדן מהווה רק 5% מכלל החלבון, עדיין מדובר בכמות רבה של חלבון (15 גרם לכל ק"ג בוטנים), שניתן לאחסנו ולניידו בקלות, מחיר ייצורו זול וניתן לקבלו בכל מקום בו אפשר לגדל בוטנים. כך גם ביחס לתירס, ואכן בארה"ב עתירת התירס חברות אחדות כבר החלו לייצר נוגדנים בגרגרי התירס. הצורך בניקוי הנוגדן משאר חלבוני התא ומחומרים אחרים מקשה במידה מסויימת על התהליך ומייקרו. פתרון אפשרי שאומץ לאחרונה על ידי חוקרים בריטיים הוא ייצור נוגדנים במערכות צמחים הידרופוניות, בהן שורשי הצמח אינם מעוגנים בקרקע מוצקה אלא בנוזל אליו מופרשים הנוגדנים מתוך שורשי הצמח. בעתיד, כך מקווים המפתחים, צמחים כאלה יעמדו שורות שורות כששורשיהם טובלים בנוזל הנע לאיטו אל מיכל קיבול האוסף את התוצרת ממנה ירוכז הנוגדן היקר.

אחד המוצרים המתקדמים שקרובים מאוד להפוך למוצר מסחרי הוא ה-CaroRxTM. זהו תכשיר נוגדנים המיוצר בצמחים שנקשר לחיידקי עששת השן. תכשיר זה יכול למנוע את ספיחת חיידקי העששת לשיניים וכך למנוע עששת. חברת Planet Biotechnology המייצרת אותו קיבלה כבר אישורים לבדיקתו בבני אדם; ואולי בעתיד ישתמשו בו רופאי השיניים כטיפול למניעת עששת. חברות אחרות עוסקות בייצור נוגדנים בצמחים, בין השאר נוגדנים כנגד נגיף ההרפס ומחלות מין אחרות.

הערכת האנליסטים בארצות הברית היא שחיסון סביל ופעיל הם התחומים המתפתחים במהירות הרבה ביותר בעולם המוצרים הרפואיים. הדרישות לנוגדנים מסוגים שונים תגברנה מאוד בשנים הבאות ועלויות ייצורם יהוו גורם משמעותי ביותר בתחרות בין היצרנים. האלטרנטיבה הצמחית, שעד לפני עשור נראתה זניחה ובלתי מוכרת, מהווה היום מוקד התעניינות עבור היצרנים הן כבתי חרושת זולים וזמינים לייצור החלבונים עצמם והן כמוצרים אכילים ומחסנים בעולם השלישי.

השימוש בצמחים נראה כיום מבטיח ומסקרן כאחד. אולם, כמו הרבה חידושים מדעיים בכלל וברפואה בפרט, יש לבדוק היטב גם את הסיכונים האפשריים הגלומים בטכנולוגיות המתוארות. מה תהיה ההשפעה ארוכת הטווח של חשיפתם של אוכלוסיות לאנטיגנים באופן רציף, האם עדיף אולי לנצל את הצמח רק כיצרן של החלבונים אך נתינתם תהא מבוקרת? האומנם ייהנה העולם השלישי מטכנולוגיות מתוחכמות אלו, שהרי לו בעיקר הצורך בסוג כזה של פתרון לתחלואיו? בעיות אלו ואחרות שיצוצו יקבעו במידה רבה את מימושן של הרעיונות שהועלו במאמר זה. כל שנותר לנו לאחל זה לזה כמאמר הפרסומת - קח פרי ותהיה לי בריא.

פרופסור ידידיה גפני  הוא ראש המחלקה לגנטיקה והשבחת צמחים במכון וולקני בבית דגן

פורסם ב"גליליאו" 62, אוקטובר 2003

שיא עולמי בחיים בטמפרטורה גבוהה - דינה צפרירי

התגלה ארכאון ששורד בטמפרטורה של 121 מעלות צלזיוס 

נשבר השיא הקודם! לא עוד חיים בטמפרטורה של 113 מעלות, אלא ב-121 מעלות. האלוף הקודם, הארכאון Pyrolobus fumarii, לא שרד שעה אחת של סטריליזציה בלחץ גבוה שמאפשר למים להגיע לטמפרטורה של 121 מעלות, ואילו האלוף החדש, החיידק שכונה, בהתחלה, כמה מפתיע, בשם זן 121, ואח"כ Geogemma barossii, לא רק שורד אלא מצליח להתחלק בטמפרטורה זו כל 25 שעות. הטמפרטורה בה משך הדור של הארכאון הוא הקצר ביותר - כלומר, קצב התחלקותו הגבוה ביותר - היא 106 מעלות.

החוקרים דרק לבלי (Lovley) וקזם קשפי (Kashefi) מהאוניברסיטה של מסצ׳וסטס, שבודדו את הארכאון העמיד מפתח יציאת הזרם החם של ״מעשנה שחורה׳׳ שבקרקעית הצפון-מזרחית של האוקיינוס השקט, מקווים שהתגלית תעזור לקבוע היכן ומתי החלו החיים על פני כדור-הארץ הלוהט, כמה עמוק מתחת לפני האדמה יכולים יצורים לשרוד ומה הסיכוי למצוא יצורים חיים בסביבה חמה מחוץ לכדור הארץ.

Geogemma barossii
microbewiki

לאור הנתונים הגיאולוגיים הניחו החוקרים שנשימת החיידק נעשית על-ידי חיזור (העברת אלקטרון של תחמוצת ברזל +++Fe והפיכתו ל- ++Fe תוך כדי יצירת המחצב מגנטיט). ואכן הארכאון בודד במצע גידול נוזלי בתנאי חוסר חמצן (תנאים אנאירובים), כשיחס החנקן לפחמן דו-חמצני הוא 20:80, בטמפרטורה של 100 מעלות, כשתורם האלקטרונים הוא חומצה פורמית ומקבל האלקטרונים הוא תחמוצת הברזל.

מדובר בארכאון כדורי - כך קבעו החוקרים על-פי אופי הדופן שלו ואנליזה של רצף ה-DNA האחראי על יצירת מרכיבי הריבוזומים שלו.

לא ברור עדיין מה מאפשר לארכאון לשרוד בטמפרטורה כל כך גבוהה. הגורם המגביל הוא בדרך-כלל חלבון מפתח החיוני לחייו. החלבונים נוטים לעבור שינויים מבניים בטמפרטורה גבוהה ובארכאון זה מקווים להיעזר כדי ללמוד על מנגנון העמידות. 

Pyrolobus fumarii 
microbewiki

פורסם בגליליאו 61, ספטמבר 2003

חברתיות והצטננות - מרים דישון-ברקוביץ

 

אנשים חברותיים עמידים יותר בפני מחלה - כך עולה ממחקר המתפרסם בגיליון ספטמבר של כתב העת Psichological Science על ידי שלדון כהן ועמיתיו. במחקר השתתפו 334 מתנדבים (175 נשים ו-159 גברים) בגילאי 18- 54 אשר קיבלו כל אחד 800 דולר עבור השתתפותם במחקר. מדוע ניתן הסכום הגבוה? מאחר שהמשתתפים הסכימו להיחשף לנגיף נפוץ הגורם להצטננות (נגיף מקבוצת rhinovirus) ולהימצא במעקב כדי לוודא אם אמנם נדבקו במחלה.

בשלב הראשון עברו כל המשתתפים בדיקות רפואיות כדי לוודא שהם בריאים, ונבדקה רמת הנוגדנים הקיימת בגופם לנגיף. כמו כן מילאו המשתתפים שאלון פסיכולוגי הבודק את מידת החברותיות שלהם. שבועיים לפני תחילת המחקר נמדדה רמת הקשרים החברתיים שלהם בפועל על ידי ראיונות טלפוניים, בהם התבקשו לדווח בכל ערב עם כמה אנשים נפגשו במהלך היום ומה היה משך המפגש. בשאלון אחר התבקשו לדווח עם כמה אנשים שוחחו במהלך היום בטלפון ומה היה אורך כל שיחה.

בשלב השני של המחקר הודבקו המתנדבים בנגיף ההצטננות על ידי החדרתו לאפם. בכל יום לאחר ההדבקה עקבו החוקרים אחר המשתתפים כדי לראות מי מהם לקה בהצטננות.

Mike McBey, Flicker

הקריטריונים להידבקות היו דיווח עצמי על סימפטומים (כגון, התעטשות, שעול, נזלת וכדומה), ומדידת כמות ההפרשות מן האף.

מן המחקר עולה כי ככל שאנשים חברותיים יותר, כך הם עמידים יותר בפני הידבקות בהצטננות! תוצאה זו התקבלה גם כאשר משתנים אחרים נלקחו בחשבון, כמו למשל רמת הנוגדנים שהיו קיימים בגוף כנגד הנגיף - כלומר, מידת
החיסון בפני הנגיף.

ביקורת זו שוללת הסבר חלופי, לפיו אנשים חברותיים באים יותר במגע עם הזולת, וכך גדל הסיכוי שבעבר כבר נדבקו בזן זה של הנגיף ופיתחו נוגדנים.

מהו ההסבר לכך שאנשים חברותיים יותר עמידים יותר בפני הידבקות בהצטננות?

החוקרים מציעים כי ייתכן שחברותיות היא תכונה הנקבעת על ידי גן או קבוצת גנים שאחראים גם על יכולת הגוף להתנגד למחלות. טיעון זה נסמך באופן לוגי על ממצא נוסף המקשר בין תכונות אישיות לבין בריאות, והוא שלקרובים מדרגה ראשונה ושנייה של ילדים ביישניים במיוחד יש נטייה רבה יותר לחלות בקדחת השחת (hay fever). מטרתם הבאה של החוקרים היא לבדוק אם חברותיות מגינה גם בפני מחלות נוספות. 

פורסם ב"גליליאו" 61, ספטמבר 2003

SARS - מגפה במאה העשרים ואחת - דינה צפרירי

 

ה-SARS, ר"ת של "Severe Acute Respiratory Syndrom", תסמונת של פגיעה חריפה בדרכי הנשימה - מגפה, בלי מרכאות. הנתונים משתנים מידי יום ביומו ורוב השידורים בעולם, מאז פרוץ המגפה, מתחילים במניין  החולים והמתים. 

נכון ל-25 באפריל, הסתבר שאחוז התמותה גבוה בהרבה מזה שצוטט עד אז על-ידי ארגון הבריאות העולמי. התופעה של הערכות ראשוניות נמוכות מוכרת לאפידמיולוגים בכל התפרצות חדשה של מגפה, והיא נובעת מהעובדה שבתחילת ההתפרצות יש חולים שעדיין לא החלימו, אך גם לא מתו מהמחלה. בשלבים הראשונים מהווה אוכלוסייה זו אחוז די ניכר מהמדגם וככל שחולף הזמן אחוז אי-הוודאות יורד ומקבלים את אחוז התמותה המשקף את המחלה הספציפית. כך עלה אחוז התמותה המחושב מ-4% ל-10% וייתכן שאף למעלה מזה. 

בעייה נוספת שהקשתה ועדיין מקשה על הדיוק בהערכות היא ההסתרה וחוסר שיתוף הפעולה מצד שלטונות סין, שם פרצה המגפה. הסתבר שהמגפה פרצה בסין בנובמבר 2002, אך לא נודעה בציבור עד לחודש מרץ 2003. מסין התפשטה המחלה בעיקר להונג-קונג ולסינגפור. לאחר תוכחה רצינית וגורפת של מוסדות הבריאות בעולם, הועילו שלטונות סין לפוגג את מסך העשן, ולשתף את מרכזי הבריאות העולמיים, אבל עדיין יותר בנתונים שקשורים לבייג׳ין ולשנחאי ופחות בכאלה שקשורים במחוזות המרוחקים. 

היום כמעט ברור שמקור הנגיף הוא במחוז גואנגדונג (Guangdong), הנמצא בדרום סין, שם מגדלים בצפיפות איומה כמעט כל בעל- חיים שאפשר להעלות על הדעת, למאכל. הנחה מקובלת היא שהראשון שנדבק בנגיף וחלה עסק בגידול חולדות למאכל.

אך בכל זאת למה, למרות המספרים הנמוכים לכאורה, SARS נחשבת למגפה! אשם בזה הכפר הגלובלי הקטן בו אנו חיים. על כל מקרה חשוד, כמעט בכל פינה בעולם, מדווחים מייד בכל אמצעי התקשורת ומוסדות הבריאות ערוכים ומאורגנים לבודד את החשודים בנשיאת הנגיף, ולשמור אותם בהסגר עד לבירור הסופי. 

מאוד ייתכן שלו שלטונות סין היו מתריעים בזמן, היתה נמנעת ההתפשטות. נוסף על הניטור ועל ההיערכות המהירה למניעת ההתפשטות, התגייסו מעבדות בכל העולם, בשיתוף פעולה יוצא דופן, והצליחו, במהירות מרבית, לבודד את הנגיף, לזהות אותו וללמוד את רצף הבסיסים בחומר הגנטי שלו.

הנגיף זוהה כנגיף הקורונה (coronavirus; קורונה מלשון כתר), על שום חלבונים מיוחדים, כעין ״קוצים׳׳, המכונים ״חלבוני הדורבף שיוצרים מבנה של כעין הילה. נגיף זה שייך למשפחה של נגיפים הגורמים להתקררויות, שהחומר התורשתי שלהם הוא RNA. הנגיף שבודד וכונה נגיף הסארס, כשם המחלה, פוגע בדרכי הנשימה ויכול לגרום לדלקת ריאות חריפה המסתיימת במוות.

נגיף ה-SARS במיקרוסקופ אלקטרונים
 CDC/C.S. Goldsmith

זכות ראשונים בפענוח הרצף ניתנת למעבדה במרכז למדעי הגנום על שם מיכאל סמית׳ של אגף הסרטן בוונקובר, קנדה. בארבע לפנות בוקר ב-12 לאפריל, סיימו המדענים במרכז את טיוטת הגנום של הנגיף. מהרגע שקיבלו החוקרים ננוגרם אחד של חומר תורשתי נגיפי מנוקה מהמעבדה הלאומית למיקרוביולוגיה בוויניפג, התגייסו ועבדו מסביב לשעון במשך שישה ימים עד להשלמת הרצף. עד ההתפרצות הזאת, המחלות שנגרמו באדם בעטיים של נגיפים ממשפחה זו היו קלות בהשוואה לחריפותן של המחלות שגרמו אותם נגיפים בציפורים ובבעלי-חיים אחרים. אי-לכך הסברה היא שמוטציה, או סדרת מוטציות, הן שאפשרו לנגיף לעבור מבעל-החיים המשמש כפונדקאי אל האדם. סברה אחרת היא שהתרחשה הכלאה בין נגיף שמקורו בבעל-חיים לנגיף שתוקף בני- אדם, ותוצר ההכלאה הוא נגיף אלים התוקף בני-אדם. תהליך כזה יכול לקרות כשבני-אדם עובדים בקירבה מתמדת עם בעלי-חיים, כמו שקורה בחבל גואנגדונג.

חלק מהרצפים בסארס דומים לרצפים בנגיפי קורונה שתוקפים בקר ועכברים ולרצפים בנגיפים שתוקפים עופות; עם זאת נמצאו בסארס רצפים ייחודיים שלא ברור מה מקורם.

בהשוואת רצפיהם של נגיפי סארס שהתקבלו ממקורות שונים וממעבדות שונות נמצא שהרצפים נבדלים זה מזה בכ-15 נוקלאוטידים מתוך 30,000 הנוקלאוטידים שמהווים את הנגיף. הבדלים אלה יכולים לנבוע מטעויות בקביעת הרצף, אולם הסתבר שכל ההבדלים מתמקדים בגן אחד בעוד בתריסר הגנים האחרים יש זהות מוחלטת.

המדענים משערים שהשינויים ברצף יכולים להיות אחראים לשינויים בתסמינים שנצפו בקבוצות שונות של חולים ובדרכי הפצת הנגיף. קבוצת החולים משכונה אחת בהונג קונג, שכונה הקרויה ״גינות אמוי״ וכוללת בסך הכל מספר בתים, לקתה בצורה החריפה ביותר של המחלה, שכוללת בנוסף לתסמינים חריפים יותר בריאות, גם שלשולים. קבוצת חולים זו גם מגיבה פחות טוב לקוקטייל התרופות האנטי-נגיפי וצורת ההדבקה על-פי המשוער היתה באמצעות הביוב.

מניסיון בחקר נגיפי הקורונה בבעלי-חיים הסתבר שמוטציות בחלבוני הדורבן גורמות לשינויים בסוג הרקמה אותה תוקף הנגיף. נגיף קורונה של מעי הבקר עבר מספר שינויים רצף והחל לגרום לדלקת ריאות חריפה בבקר. בשנות השמונים נגיף הקורונה ממעי החזיר עבר מוטציה בחלבון הדורבן והחל לגרום לזיהומים במערכת הנשימה. לעומת זאת, במוטציה מכוונת שנעשתה בחלבון הדורבן של נגיף קורונה שגרם לדלקת קלה בדרכי הנשימה, הצליחו חוקרים במרכז הלאומי לביוטכנולוגיה בספרד להפוך לנגיף מאוד אלים שגרם לזיהומים במעיים והתרבה הרבה יותר מהר מהנגיף המקורי. שינוי כזה משערים קרה בנגיף שהופיע בגינות אמוי בהונג-קונג.

עם פיענוח הרצף ניתן לייצר את חלבוני הנגיף במעבדה, להזריק אותם לבעלי-חיים ולבני אדם ולהפיק נוגדנים כדי להכין חיסון. ידיעת הרצף מאפשרת גם בדיקה מהירה וודאית של הימצאות הנגיף במערכת הנשימה באמצעות בדיקת PCR - polymerase chain reaction.

כדי לקבוע בוודאות שנגיף הסארס הוא גורם המחלה, יש לוודא ארבעה תנאים, ״הפוסטולטים של קוך״ (אותם קבע רוברט קוך, מאבות הבקטריולוגיה) — זיהוי הגורם הוא רק הראשון בהם. יש לבודד את גורם המחלה, במקרה זה את נגיף הסארס, לגדל אותו בתרבית נקייה בתנאי מעבדה, להדביק בעל-חיים בנגיף ולקבל אותה מחלה, ושוב לבודד את גורם המחלה ולבדוק שזה אכן אותו גורם בו הודבק בעל החיים. כרגע, עוד אין תאי רקמה מתאימים על מנת לגדל את הסארס בתנאי מעבדה ובנוסף, לא ידוע בעל־חיים מאכסן בו הוא יכול לגדול ולגרום לאותה מחלה. מעריכים שבשיתוף פעולה עולמי יידרשו עד שלוש שנים, כדי לענות על השאלות ולהכין חיסון מתאים.

בינתיים מקפידים לצמצם את ההתפשטות על-ידי ניטור ובידוד החולים. מאחר שהמחלה מלווה בחום גבוה יחסית, אחת השיטות לאתר חולים היא מדידת חומם של הנוסעים המגיעים מאזורים נגועים. ביפן ובסינגפור משתמשים בדימות בעזרת סורק אינפרה-אדום כדי לבדוק את חומם של הנוסעים. כל מי שחומו גבוה מ-38 מעלות צלסיוס פניו מופיעים אדומים על המסך. גם בהונג-קונג אמורים המכשירים להיכנס לשימוש בקרוב. הבעיה היא שנושא נגיפים יכול להפיצם לא רק בשלב שחומו גבוה.

ובחזרה לכפר הגלובלי. אחוזי התמותה בסארס הם אותם אחוזי תמותה שנמדדו במגפת השפעת שהפילה עשרות מיליונים חללים (!) בשנת 1918. נגיף הסארס לא פחות אלים מאותו נגיף שפעת. ובשלב זה לא נותר אלא לקוות כי הודות לאמצעי התקשורת ולשיתוף פעולה כלל עולמי מיידי יפיל נגיף הרבה פחות חללים.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 57 מאי 2003.