יום שישי, 21 במרץ 2014

נגיפים מסוכנים - אילן יבלברג.


חוקרים פיתחו שיטה למעקב מדויק אחר התפתחות של מוטציות מסוכנות בנגיפים, כדוגמת הנגיפים הגורמים לאיידס, לסארס ולפוליו 

חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה ומאוניברסיטת חיפה פיתחו שיטה המשלבת כלים ביוטכנולוגיים וחישוביים למעקב מדויק אחר התפתחות של מוטציות שעשויות להיות מסוכנות לאנושות בנגיפים כדוגמת הנגיפים הגורמים לאיידס, לסארס (SARS) ולפוליו.

להציל את האנושות מנגיפים מסוכנים
Gégène24 - Wikimedia commons


במחקר שפורסם בכתב העת Nature הראו החוקרים כיצד אפשר לעקוב אחר התפתחות מוטציות מסוכנות בנגיף הפוליו: מתוך כ-100 מוטציות ״חשודות״, סימנו החוקרים את חמש המוטציות עם הסיכויים הגבוהים ביותר להתברר כמסוכנות. צמצום אפשרויות זה סייע לחוקרים להצביע על חלבון ספציפי שייצורו מקודד על ידי הגנום של הנגיף ושמוטציות אלה משפיעות עליו. ״השיטה היא למעשה פיתוח של כלי חדש במדע, מעין ׳מיקרוסקופ׳ שמאפשר לחוקרים לעקוב כבר במעבדה אחר התפתחות מוטציות שעלולות להיות מסוכנות. דבר זה יכול לאפשר לנו לפתח טיפול תרופתי, לעתים זמן רב לפני שהמוטציה המסוכנת התפתחה בקרב בני האדם״, אומר ד״ר ליאוניד ברודסקי ממרכז טאובר לביואינפורמטיקה באוניברסיטת חיפה, שהיה מהמשתתפים במחקר. השיטה שפותחה היא זיווג של פיתוח טכנולוגי שנעשה באוניברסיטת קליפורניה בארצות הברית עם שיטת חישוב סטטיסטית שפותחה באוניברסיטת חיפה.

הצד הטכנולוגי משפר את היכולת לקרוא את ה-RNA (מכאן הדימוי למיקרוסקופ, המאפשר לראות בעצם את מה שאי אפשר לראות בלעדיו); והצד שמתחום הביואינפורמטיקה מצמצם את מספר המוטציות החשודות כמסוכנות בשיטות סטטיסטיות מורכבות.

השיטה החדשה מאפשרת ״לנקות את כל הרעשים״ - מוטציות לא מסוכנות - ולבחון אילו מוטציות עלולות להיות מסוכנות מתוך רשימה מצומצמת. הגנום של נגיפים המתבססים על RNA כחומר גנטי - בהם נגיפי איידס, סארס ופוליו, וכן נגיפי קדחת הנילוס המערבי, החצבת והשפעת - מתפתח במהירות, ומתאים עצמו למערכת החיסון האנושית בצבירת מספר רב של מוטציות. במקרים של מוטציות רדיקליות נדירות, שינוי זה יכול למשל לאפשר לנגיף שהיה מותאם אך ורק לחרקים להתאים עצמו לבני אדם ולהדביקם באמצעות עקיצת יתוש (כך התפשטה קדחת הנילוס המערבי). חקר מסלולי ההתפתחות של אותן מוטציות אגרסיביות קריטי להגנה על האנושות מפני מגפות מסוכנות, בהן מגפת הפוליו שחזרה לכותרות בישראל. אולם מחקר זה כרוך בקושי רב: הטכנולוגיה הקיימת כיום טועה פעמים רבות בקריאה של ה-RNA ואינה יודעת להבחין בוודאות במוטציות אמיתיות. בעיה קריטית נוספת היא שהטכנולוגיה הנוכחית לא יודעת להבחין בין מוטציות לא מסוכנות לבין המוטציות הנדירות שמסכנות את האדם.

מיקרוסקופ מזהה מוטציות

פרופ׳ ראול אנדינו ואשלי אסבדו מאוניברסיטת קליפורניה, סן פרנסיסקו פיתחו טכנולוגיה חדשה ל״קריאה״ של הגנום, שמאפשרת להבדיל בין הטעויות שבמכשירי המדידה הקיימים לבין המוטציות האמיתיות. חלקו השני של הפיתוח מתבסס על שיטה חישובית חדשנית שפיתח ד״ר ברודסקי במרכז טאובר לביואינפורמטיקה באוניברסיטת חיפה, המסוגלת לזהות את המוטציות הנדירות שעלולות לסכן את לאנושות. במחקר עקבו השלושה באמצעות הפיתוח החדש אחר נגיפים של פוליו. כל כמה ימים נדגמו מיליון גנומים של נגיפים - שידוע כי עברו מוטציה - מתוך תרבית של תאים אנושיים הנגועים בנגיף הפוליו, והושמו תחת ״המיקרוסקופ״ החדשני. בעזרת היכולות הטכנולוגיות המשופרות של CirSeq הצליחו לזהות אילו מוטציות אינן הופכות את הנגיף למסוכן, ואילו מוטציות מקנות לו יתרון יחסי מבחינת קצב השכפול שלו לעומת נגיפים אחרים (הטכנולוגיה החדשה מאפשרת את מדידת קצב השכפול של הנגיף עבור כל מוטציה). 

ואולם, גם בשלב זה היו עדיין כ־100 מוטציות מסוכנות אפשריות, זאת כיוון שהמדידה לא מזהה באופן ודאי את קצב השכפול המדויק, ולכל מוטציה יש ״מרווח טעות״ שמתאר את טווח הקצבים האפשריים - שיכול להיות גדול או קטן מהערך שהמכשיר מדד. ריבוי המוטציות שיכולות להיות אגרסיביות - כ־100 מוטציות כאמור - ואי הוודאות בשאלה עד כמה הן מסוכנות באמת, גורמים לכך שלמעשה אי אפשר לקבוע באיזו מוטציה כדאי להשקיע מאמצים מחקריים. 

בשלב זה נכנסה שיטתו של ד״ר ברודסקי לפעולה. בעזרת שיטות סטטיסטיות ומתמטיות הוא הצליח לחשב את ״מרווח הטעות״ ולהראות לאילו מוטציות יש מרווח טעות קטן ולאילו מרווח טעות גדול, ובכך לכוון את החוקרים לכיוון המוטציות שלהן הסיכוי הגדול ביותר להיות מסוכנות. שיטת סינון זו אפשרה לחוקרים להצביע על חמש מוטציות מסוכנות בלבד. מבדיקה נוספת התברר שכל חמש המוטציות הללו היו קשורות לחלבון P2B של הנגיף, חלבון שבין היתר נוטל חלק בתהליך השכפול למוטציות חדשות. 

ממצאים אלה מעידים על תקפות השיטה ויכולים לסייע לחוקרים להתמודד עם הנגיף ולפתח תרופות לחלבון הספציפי. זו הפעם הראשונה שזוהתה התפתחות של זנים בעלי פוטנציאל להיות מסוכנים בתנאי מעבדה, הרבה לפני שהם התפתחו בטבע והחלו לפגוע בבני אדם. ״עד היום לא יכולנו לדעת כמה זנים חדשים ומסוכנים יש, כי לא ידענו כיצד לזהות אותם. פעמים רבות נעשה הזיהוי הראשוני רק לאחר שאנשים לקו בנגיף והחלו להיפגע. כעת, בעזרת השיטה החדשה, נוכל אולי להיות מוכנים עם טיפול מתאים מראש״, ציין ד״ר ברודסקי.


פורסם ב"גליליאו"  186: מרץ  2014


יום שבת, 22 בפברואר 2014

הסרטן והנגיף המוזר - יום הולדת 100 לאחד הביולוגים הבולטים במאה ה-20 - איתי נבו


רנאטו דולבקו (Dulbecco), מחשובי חוקרי הנגיפים והסרטן, במאה ה-20 נולד במחוז קלבריה שבדרום איטליה, לפני 100 שנים (22.2.1914). בגיל 16 כבר סיים את לימודי התיכון, והצטיין מאוד במתמטיקה ובמדעים מדוייקים. בסופו של דבר בחר דווקא בלימודי רפואה. בגיל 22 כבר סיים לימודי רפואה באוניברסיטת טורינו, אך נהנה יותר מהמחקר הביולוגי שעשה במעבדתו של הפרופסור לאנטומיה והיסטולוגיה, ג'וזפה לוי. שם התוודע דולבקו לשני סטודנטים שיהיו לימים חבריו הקרובים: ריטה לוי מונטלצ'יני (Levi Montalcini) וסלבדור לוריה (Luria), שניהם יזכו בעתיד בפרס נובל ברפואה.

תוצאת תמונה עבור ‪Dulbecco‬‏
רנאטו דולבקו - 2012-1914


מהמחתרת לארה"ב

לאחר לימודיו גוייס דולבקו לצבא. כעבור שנתיים שוחרר וחזר למחקר אצל לוי, אבל עם פרוץ מלחמת העולם השניה גוייס שוב, נפצע בחזית הרוסית ושוחרר מהצבא. לאחר נפילת משטרו של מוסוליני, הצטרף למחתרת שפעלה נגד הנאצים, והיה שותף בעיקר לפעילותה הפוליטית. במקביל, שב לעבודת המחקר, ואף למד קורסים מתקדמים בפיסיקה. לאחר המלחמה דחקה בו לוי-מונטלצ'יני, לצאת לעבוד בארה"ב, כפי שהיא עצמה עמדה לעשות, וב-1947 הם חצו יחד את האוקיינוס האטלנטי. דולבקו הצטרף לעמיתו לשעבר, לוריה, במעבדה קטנה באינדיאנה, שם ניצל את הידע שלו בפיסיקה לחקור את השפעת האור על נגיפים תוקפי חיידקים (בקטריופאג'ים). זמן קצר לאחר מכן הוצעה לו משרת חוקר במכון הטכנולוגי של קליפורניה (CalTech), שם המשיך בחקר הבקטריופאג'ים. בשנות ה-50 קיבל המכון תרומה גדולה למימון מחקר בנגיפים מחוללי מחלות, ודולבקו פנה לתחום הזה. בזכות נסיונו הרפואי הוא פיתח שיטה לגדל נגיפים ולחקור אותם בעזרת תרביות תאים, והצלחותיו בתחום הביאו לקידומו לדרגת פרופסור. בסוף שנות ה-50 נכנס בעקבות תלמידו, הווארד טמין (Temin), לתחום חדש: נגיפים גורמי סרטן.

סרטן ואיידס

ב-1911 גילה החוקר האמריקני פייטון רוס (Rous) כי הזרקת נגיף מסויים לעופות, גורמת להופעת גידולים סרטניים בעוף. התגלית נזנחה לשנים רבות, אבל עם התפתחותם של כלים גנטיים חדשים לאחר פענוח מבנה ה-DNA, שב והתעורר ביתר שאת העניין המדעי בגנטיקה של סרטן. דולבקו ותלמידיו החלו להתעמק בתחום, בנסיון להבין כיצד מחולל הנגיף את השינוי הגנטי הגורם לאובדן הבקרה על חלוקת התאים. ב-1962 עזב דולבקו את קאל-טק, והצטרף למכון מחקר בקליפורניה שייסד ג'ונה סאלק (Salk), מפתח החיסון נגד שיתוק ילדים. שם התחיל לחקור נגיפים שנחשדו כמחוללי סרטן בבני אדם, בהם נגיף הפולימה (Polymavirus) ו-SV-40.

כמו כל היצורים החיים, נגיפים מייצרים חלבונים על סמך מידע גנטי. המידע שמור ב-DNA, וכשהתא זקוק לחלבון מסויים, הוא מעתיק מקטע מה-DNA לעותק קצר של חומר דומה, RNA, ומייצר על פיו את החלבון. ב-1970 גילו שניים מתלמידיו לשעבר של דולבקו, טמין (שהוזכר קודם) ודייויד בלטימור (Baltimore) – ממצא מפתיע. שניהם בודדו בנפרד בנגיפים אנזים העושה את הפעולה ההפוכה, ומייצר DNA על פי המידע האצור ב-RNA. האנזים הזה נקרא reverse transcriptase (כלומר, משעתק לאחור), והנגיפים שהוא קיים אצלם כונו רטרו-וירוסים, משום שהתהליך הגנטי אצלם הפוך מהמקובל. אף על פי שדולבקו עצמו לא היה מעורב ישירות בגילוי המהפכני, הוא נעשה בהשראתו ובשיטות שפיתח במעבדתו, ופרס נובל לרפואה הוענק לשלושתם יחד ב-1975. חשיבותם העצומה של הרטרו-וירוסים התבררה כמה שנים לאחר מכן, עם הגילוי שהם מחוללים מחלות נוספות, ובראשן איידס. הגילויים של טמין, בלטימור ודולבקו הניחו את היסוד לפיתוח התרופות לטיפול במחלה.

אחרית דבר

גם לאחר הפרס המשיך דולבקו במחקר מדעי ועסק רבות בחקר המנגנונים הביולוגיים של סרטן השד. ב-1986 היה מהחוקרים השותפים בהשקת המיזם לפענוח גנום האדם. בשנות ה-90 שב לכמה שנים לאיטליה, שם שימש נשיא המועצה הלאומית למחקר. ב-1997 חזק לקליפורניה, והמשיך לעבור על חקר סרטן השד במכון סאלק, כמעט עד יומו האחרון. ב-2012 הלך לעולמו, ימים אחדים לפני יום הולדתו ה-98. במשך כל תקופת עבודתו המדעית שימש דולבקו חונך ומדריך לשורה ארוכה של תלמידים וחוקרים, ורבים מתלמידיו זכו גם הם בפרסי נובל.

פורסם במקור בבלוג המאור הקטן של רשת ב וגם ב"תפוז בלוגים"

יום ראשון, 8 בדצמבר 2013

הנשק הביולוגי של בשאר אסד - רונן סולומון


לאחר השמדת הנשק הכימי שברשותו - האם צבא סוריה יעבור להשתמש בנשק ביולוגי? תחקיר נרחב של רונן סולומון חושף את היקף תעשיית הנשק הביולוגי בסוריה, שכוללת נשק כמו אבעבועות שחורות, אנתרקס ורעלן קטלני שמופק מצמח הקיקיון. מיוחד


לסוריה יש נשק ביולוגי, והרבה. הסיבה היחידה שהנשק הבילוגי הסורי אינו נמצא במוקד תשומת הלב העולמית קשורה לכך שעדיין לא נעשה בו שימוש. אם הסורים היו מפעילים גם את הנשק הביולוגי שברשותם, ולא רק נשק כימי, ארצות הברית הייתה "מתעוררת" כבר מזמן (כאילו שמאה אלף הרוגים במלחמת האזרחים עד כה מנשק "קונבנציונאלי" לא היו סיבה טובה מספיק להתערבות בינלאומית).

פרויקט הנשק הביולוגי של סוריה הוא סודי, כמובן, אבל העדויות לקיומו הן רבות. תחקיר ישראל דיפנס, שמבוסס על מקורות גלויים, חושף את היקפו של מאגר הנשק הבילוגי העומד לרשות הנשיא, בשאר אסד. בזמן שהנשק הכימי מפורק על פי ההסכם של סוריה עם מועצת הביטחון, הנשק הביולוגי נותר במחסנים.

נגיף, וירוס, רעלן

ככלל, לוחמה ביולוגית נעשית באמצעות שימוש בחיידקים ונגיפים (וירוסים), כדוגמת אנתרקס, אבולה וסארס, או ברעלנים, כדוגמת בוטוליניום טוקסין או ריצין). נגיפים והרעלנים משמשים כנשק להשמדה המונית. לרוב המדינות המערביות ישנן כיום תוכניות ללוחמה ביולוגית דפנסיבית, קרי, יכולת לשלוט בחיידקים, נגיפים ורעלנים מתוך כוונה לייצר להן תרופה או חיסון. מדינות אלו, כמו גם סוריה, מקבלות סיוע מארגוני בריאות בינלאומיים כמו האו"ם, אולם הן מתחייבות לשימוש אזרחי בלבד.

חלק מהמדינות פיתחו גם תוכניות לוחמה ביולוגית התקפית במטרה לשלוט במחולל המחלה ברמה שתאפשר לפזרו כנשק בצורה יעילה. פעילות זו אסורה על פי אמנת הנשק הביולוגי. בפיתוח לוחמה ביולוגית משתמשים בדרך כלל במיקרואורגניזם טבעיים ואלימים. בעולם ישנם כ-40 מזהמים העלולים לשמש כנשק ביולוגי, אולם רק כמה סוגים בודדים מסוגלים לגרום למספר אבידות גבוה וניתנים לשליטה ברמה גבוהה. ככל הנראה, לסוריה ישנן כיום מספר רב של תוכניות מחקר ללוחמה ביולוגית, והיא שולטת במספר לא מבוטל של מחוללי מחלות ורעלנים. הקטלני שבהם הוא "ריצין" - רעלן המופק מצמח הקיקיון המצוי.

קילוגרם אחד של רעלן מסוג "ריצין" יכול לגרום לנזק זהה לזה שגורמים שמונה טון של חיידקי הגחלת (אנתרקס), שגם אותם מחזיקה סוריה, והם נחשבים לנשק ביולוגי נפוץ יחסית בעולם וקל לייצור. סוריה מחזיקה גם בנגיף "אבעבועות השחורות", שממוקם בראש רשימת המזהמים הקטלניים ביותר. סוריה שמרה על זנים של אבעבועות שחורות מההתפרצות הטבעית האחרונה של המחלה במדינה, בשנת 1972, וכנראה גם קיבלה גירסאות מהונדסות גנטית מצפון קוריאה בשנת 2006. חומרת האבעבועות השחורות אינה רק בקטלניות של הנגיף, אלא גם ביכולת ההדבקה המשנית, אם לא ננקטים האמצעים לבידוד נושא המחלה.


חברות קש

סוריה החלה לפעול להשגת נשק ביולוגי כבר בשנת 1983. לצורך רכישת אמצעים וכלי מחקר היא הקימה מספר מפעלים וחברות קש ביו-רפואיות בבעלות ממשלתית, שרכשו טכנולוגיות לשימוש דואלי ממדינות דוגמת גרמניה, בריטניה, הולנד, צרפת, ארה"ב, מצרים ורוסיה. סוריה רכשה ידע ויכולות טכניות מיקרו-ביולוגיות לצורך שליטה על יכולת התירבות, שמירה על ניקיון ייצוב וריכוז הפתוגן, וכן יכולת לייצר חלקיקים בגודל מיטבי לפיזור יעיל של המזהם. תוכניות הנשק הביולוגי של סוריה פועלות על פי רוב ממתקני מחקר שהם לכאורה "לגיטימיים". רוב המעבדות פועלות במסגרת תעשיית התרופות במדינה. סוריה משתמשת בתעשייה זו ככיסוי לתוכניות הקשורות לפיתוח הנשק הביולוגי, וכיום נחשב ענף התרופות בסוריה לאחד המפותחים ביותר במזרח התיכון.

תעשיית התרופות נמצאת באופן פורמלי תחת פיקוח משרד הבריאות, אולם באופן ישיר מנוהלת על ידי משרד הביטחון הסורי והמודיעין הצבאי. דוגמא לקשר בין תעשיית התרופות לתעשיית הנשק הבילוגי יכול להיות סיפורה של החברה הביו-רפואית "בקסטר", שמכרה בשנות ה-90 של המאה הקודמת ציוד לייצור עירויי נוזלים שיועד עבור הצבא הסורי. הציוד נמכר למפעל "דימאס", שנבנה בעיר חלב בשנות ה-80 של המאה הקודמת על ידי קונסורציום של חברות תרופות צרפתיות, ונשלט ישירות על ידי משרד הגנה הסורי. במהלך שנות ה-90 המפעל הושבת לתקופה מסוימת ככל הנראה לצורך הסבה לייצור נשק כימי וביולוגי. יחד עם חברה נוספת בשם "טאמקו" המפעילה אתר ייצור מרכזי בדמשק, אלה מועסקים במפעלים כ-900 עובדים שאחראים על ייבוא של כימיקלים ותרופות לסוריה. חלק מההשקעות בענף התרופות מגיעות מאיש העסקים הסורי, סאיב נחאס, טייקון מקומי החולש על עסקי גז ומתחזק קשרי מסחר עם לבנון, עיראק ומדינות נוספות, ואף מעמיד לעיתים את עסקיו לשירות המודיעין הסורי.

נחאס תכנן להקים בסוריה את אחד ממפעלי התרופות הגדולים בעולם. אחת מהמדעניות הסוריות הבכירות בסוכנות הסורית למחקרים מדעיים (SSRC) היא ד"ר סוזן וויאש, מומחית לסינתזה כימית וחומרי גלם, הפועלת ממרכז המחקר המרכזי של הסוכנות בדמשק תחת התואר "מומחית להנדסת תרופות". ד"ר וויאש עוסקת, בין היתר, בפיתוח אמצעים להחדרת חומרים כימיים וביולוגיים דרך העור באמצעות זריקות וגם בלעדיהן. המדענית מופיעה לא אחת בכנסים מדעיים לצד אנשים דוגמת ד"ר חאלד אל עזאם המופקד ב-SSRCעל מתקני הנשק הכימי, מדענים ממעבדות הסוכנות הסורית לאנרגיה אטומית ועוד עמיתים ממשרד הבריאות הסורי שאמון על תעשיית הפרמצבטיקה במדינה. הניסיון מתעשיית הנשק הביולוגי העיראקי, שנחשף עם נפילת משטר סדאם חוסיין לפני כשנה, הוכיח כי המוחות מאחורי תוכניות הפיתוח בתחומי לוחמה ביולוגית, הן דווקא נשים ששולטות על ענף המיקרו-ביולוגיה בעולם. הידועות מבניהן הן ד"ר הודא צאלח מהדי, המוכרת בכינוי "ד"ר אנתרקס", שהיתה אחראית לתוכנית הנשק הביולוגי של סדאם חוסיין עד שהסגירה עצמה לידי כוחות הקואליציה במאי 2003.

השנייה, ד"ר ריחאב טהא - מומחית לרעלנים שעמדה בראש תוכניות הנשק הביולוגי במתקן העיראקי ב"סלמאן פאק" ובמתקן "ואל חקום". טהא הוסגרה בשנת 2005 אולם שוחררה מאוחר יותר. עיראק עסקה שנים רבות בפיתוח נשק ביולוגי והקדימה את סוריה בתחום. בין היתר, ייצרה עיראק 8,350 ליטרים של אנטרקס נוזלי, שיכלו להיכנס לאחד ממיכלי התסיסה והאחסון שנרכשו מהמפעלים של רוסיה, וכ-19,000 ליטרים של בוטולינום, שהוא הרעלן החמור ביותר שיוצר בעיראק. מדובר בכמות המשתווה למים בבריכת שחייה סטנדרטית של מלון. בעקבות מלחמת המפרץ השנייה עלה החשש כי הידע שנצבר בעיראק - ובעיקר זה הקשור לבדיקה, חימוש ופיזור נשק ביולוגי - אל סוריה.

שת"פ בינלאומי

תוכניות הלוחמה הביולוגית בסוריה מתבססות על שלוש קטגוריות: מחוללי מחלות בבני אדם, מחוללי מחלות בבעלי חיים ש"הוסבו" לפגיעה בבני אדם, ושורה של רעלנים קטלניים שמופקת בדרך כלל מן הצומח. על כל הינדוס של זן תוקף המחולל מחלות, נדרשת המערכת לייצר חיסון המאפשר להתגונן מפניו, כאשר חלק מהחיסונים כבר קיימים כפועל יוצא מפעילות מערכת הרפואה המונעת בסוריה. כל קטגוריה מטופלת על ידי המכונים והגופים הרלוונטים אליה בשיתוף התעשייה המקומית. בתוכנית הבנויה על מחוללי מחלות בבעלי חיים (דוגמת שפעת העופות ושפעת החזירים) משולבים גם מכונים וטרינאריים שונים. בתוכנית הבנויה על הפקת רעלנים קטלניים מן הצומח (דוגמת ריצין שמבוסס על צמח הקיקיון) משולבים גם מכונים שעוסקים במחקר ובפיתוח טכנולוגיות להנדסה חקלאית והדברה ביולוגית.

בין השנים 2003-2011, סוריה עודדה גידול והפקה של שמן קיק עד לייצור ממוצע של 1,400 טון לשנה. במסגרת יצור זה הופקו גם ריכוזי החלבון הרעלן שנמצא בקליפתם של זרעי צמח הקיקיון. לחלק גדול מהחוקרים הסורים שעוסקים בתחום הלוחמה הביולוגית, יש רזומה עשיר שכולל התמחויות ושיתופי פעולה מדעיים עם מכוני מחקר ברחבי העולם, כולל ביקורים במרכזי המחקר המדעי והטכנולוגי של איראן. בכירי המדענים הסורים חברים גם בוועדות מדעיות משותפות לאיראן וקוריאה הצפונית, שמסייעות כבר שנים לפיתוח הנשק הכימי והביולוגי בסוריה. גם סודאן נחשבת כבר מסוף שנות ה-90 כשותפה פעילה יחד עם סוריה ואיראן בפיתוח אמצעי לחימה כימיים וביולוגיים, ואף שימשה על פי מקורות מודיעין בנאט"ו, זירה לניסויי שדה בנשק כימי וביולוגי. במהלך השנים התרחשו כמה וכמה תאונות במסגרת תוכניות הלוחמה הכימית והביולוגית שפיתחה סוריה, חלקן כתוצאה מבעיות של תשתיות איוורור. בין היתר, בחודש יולי 2007 התפוצץ מתקן נשק ליד חלב בעת שמהנדסים איראנים וסורים ניסו להתאים ראש נפץ של גז חרדל על טיל סקאד.

חלק גדול מהמחקר והפיתוח של הנשק הביולוגי מנוהל מהקומפלקס של סוכנות SSRC בפאתי דמשק, כאשר תוכניות הניסוי, הייצור והאחסון של החיידקים והנגיפים (אנתרקס, אבעבועות שחורות, כולרה, ריצין, טולרמיה, בוטוליזם ועוד) מתבצעות בשלושה אתרים מרכזיים: מתקן סרין ליד העיר חומס, מתקן צבאי לניסויי טילים דרומית לחומס ומתקן אל סאפיר ליד עיר חלב. מתקן סרין שנמצא בקרבת מפעלי הייצור בחומס משמש על פי מומחי מודיעין כאתר המרכזי לאחסון הנשק הביולוגי של סוריה. בניגוד למצבורי הנשק הכימי, בלוחמה ביולוגית אין צורך בשטחי אחסון גדולים על מנת לאגור את החומר. כאן גם נמדדות האיכות של הפתוגן (מחולל המחלות) בניגוד לכמות, ויכולות החימוש ופיזור החומר. החומרים הללו אינם ניתנים לגילוי, הם סמויים גם בעת הייצור וגם בעת שנעשה בהם שימוש.

ניסויים באסירים

זיווד נשק ביולוגי הוא אתגר גדול אם מתכוונים להשתמש בלוחמה ביולוגית ככלי נשק עיקרי במלחמה. האתגרים הם פיזור הנגיפים כך שיגרמו למקסימום נזק, מבלי שייפגעו בתהליך ההפצה. לשם כך משתמשים במודלים מתמטיים הבוחנים יכולת פיזור על פני שטח מקסימלי באופן אפקטיבי. פיתוח זה מתבצע ברובו במתקני הסוכנות הסורית למחקרים מדעיים באל סאפיר והניסויים מתבצעים בשטחי ניסוי הממוקמים כ-15 קילומטרים דרומית לחומס בסמוך למחסני הנשק הביולוגי.

מתקני הניסויים כמו גם מתקני האחסון, עטופים בהגנה היקפית כבדה ומשמשים לבדיקת טילים ואמצעי לחימה המותאמים לשאת ראשי קרב כימיים וביולוגיים. ישנן אינדיקציות מוגבלות גם לגבי הפיתוח או הבחינה של וריאציות ביולוגיות בפצצות תבערה, פצצות מצרר וראשי קרב לטילי סקאד, וכן שימוש במל"ט, כלי טייס שונים או טיל שיוט כדי לפזר את הסוכן הביולוגי באיטיות על אזור נרחב תוך ניצול מרבי של רוח ותנאי מזג אוויר. סוריה עסקה גם בפיתוח טכנולוגיות לפיזור מיקרו-תרסיס שנועדו למטרת טרור ביולוגי, כמו גם בפיתוח נגיפים וחיידקים שמיועדים להדבקה המונית באמצעות נשא אנושי. מדינה לומדת על כך שהיא נתונה במתקפת נשק כימי רק כאשר אנשים מתחילים להופיע בקליניקות ובבתי החולים. לנשק הזה טביעות אצבעות מועטות וחלשות ביותר.

לפני מספר שנים פיתחה סוריה, בסיוע רוסיה, זן מהונדס של מחלת האנתרקס שאותו ניתן להתקין על ראשי טילים. המכון הביולוגי בנס ציונה פיתח חיסונים לזן זה, ובין השנים 1998-2006 ערך המכון יחד עם ענף הרפואה בצה"ל ניסוי חשאי בשם "עומר 2" שבו נבדקה מידת ייעילותו של החיסון החדש נגד הזן המהונדס (דבר הניסוי נחשף במאי 2007 בתוכנית "עובדה"). ד"ר ג'יל דקר, ששימשה עד 2007 כיועצת נאט"ו בתחומי לוחמה ביולוגית, נוהגת לתת מעת לעת ראיונות שבהן היא מתייחסת לראיות על כך שסוריה ביצעה ניסויים בנשק כימי וביולוגי על אוכלוסיות של אסירים. כמו כן, בשנים האחרונות ארגוני זכויות אדם הפועלים בסוריה האשימו את המשטר במותם הלא מוסבר של עשרות אסירים בבתי כלא, בעיקר באזור דמשק וחאלב. חלק מהמיתות אירע בשנתיים האחרונות וחלקו הוסבר כתוצאת לוואי של שריפות מהפגזות שערכו המורדים על המתקנים, מה שיכול להסוות מיתות מחנק כימי או הרעלה ביולוגית. כיוון שסוריה שולטת במספר זנים של מחלות קטלניות, קיים סיכוי סביר שחלק מיכולות הלוחמה הביולוגית יעברו גם לידי החיזבאללה.

בנאט"ו מעריכים כי ידע ויכולות בתחום כבר הועברו על ידי האיראנים והסורים לידי הארגון, היות ולוחמי החיזבאללה זוכים זה מספר שנים להכשרה ואימונים בלוחמה ביולוגית במתקן של כוח "קודס" באיראן, שבעבר דווח שתושבים הגרים בסמיכות לו סובלים ממחלות עור לא מוסברות, ואף התאמן בתנאי שדה גם על אדמת סודן. אחת הדאגות העיקריות היא מאמצעים שפיתחה סוריה לשגר נשק ביולוגי באמצעות טילי כתף ניידים נגד טנקים או מטוסים. חיזבאללה, המפעיל גם מטוסים זעירים ללא טייס, עלול לעשות שימוש באלה לפגיעה באוכלוסיות מסוימות מבלי לקשור עצמו לפיגוע ביולוגי. בדצמבר 2012 דווח בעיתון הכוויתי "אל-ג'רידה" כי ישראל עומדת מאחורי פיצוץ שאירע במחסן תחמושת של חיזבאללה בכפר טיר חרפא בדרום לבנון.

לפי הדיווח בעיתון שפרסומיו יוחסו בעבר להדלפות מפי גורמים ישראלים, במחסן שפוצץ אוחסנו טילים בעלי יכולת לשאת ראשי נפץ כימיים או ביולוגיים שהועברו בתקופה האחרונה מסוריה ללבנון. מומחים טוענים כי סוריה עסקה בפיתוח נשק ביולוגי לא קטלני שנועד לנטרל את חיילי צה"ל במקרה של מלחמה בגולן באופן שיראה כהתפרצות טבעית של מגיפה. בשנת 2007 וב-2011 אירעו התפרצויות חריגות של מחלת הניוקאסל (מחלה ויראלית הפוגעת בבעלי כנף ולעתים בני-אדם ומזכירה בהשפעותיה את "שפעת העופות"), באזור הגליל. חברה גרמנית שנקראת כיום "לוהמאן בריאות בעלי החיים" סייעה בעקיפין לסוריה באחת מתוכניות הנשק הביולוגי שלה, כאשר בתחילת שנות ה-2000 סיפקה לחברה סורית באופן בלתי חוקי, יותר מ-14 מיליון מנות מהחיסון שלה לוירוס "ניוקאסל". החיסונים הכילו נגיף מוחלש העובר לבני אדם, אולם יוצר סימפטומים מתונים.

אנתרקס ברמת הגולן

בישראל נערכים גם לתרחיש של פיגוע ביולוגי ודואגים לפתח חיסונים נגד הרעלנים השונים. בין היתר, פרויקטים משותפים למפא"ת והסוכנות למחקר ופיתוח של הפנטגון עוסקים בפיתוח מכשירים המיועדים לזיהוי רעלנים במים. כמו כן במחקר שנערך בטכניון ומומן בין היתר על ידי משרד הביטחון, פותחה שיטה חדשנית המאפשרת זיהוי מיידי של זיהומים חיידקיים במים. חשיבות הגילוי והזיהוי המוקדמים בניהול אירוע ביולוגי חריג, היא קריטית, ברורה ומיידית. לפני כשנתיים בנובמבר 2011, התקיים בישראל תרגיל נרחב - "להבה כתומה 6" שדימה התפרצות של מחלה ביולוגית כתוצאה ממתקפת טרור או ממחלה טבעית (דוגמת סארס או שפעת העופות).

בתרגיל המשותף לפיקוד העורף ומשרד הבריאות, שבו לקחו חלק כל גורמי הביטחון וההצלה, נבחנו בין השאר יכולות זיהוי הנגיף ובידודו, העברת דגימות מהירה, מעקב אחר נתונים ועוד. באירוע מסוג זה תהיה חשיבות עצומה למהירות וליסודיות בה פועלים הצוותים ואיך הם מגינים על עצמם. התרגיל הצביע גם על החשיבות של מערכות ממוחשבות יעילות בכדי לעקוב אחר חולים ולמנוע הדבקות משניות של מחלה מסוכנת. בשנתיים האחרונות התגלו שני מקרים של התפרצות אנתרקס ברמת הגולן. האחרון התרחש רק לפני מספר חודשים, אז גרם חיידק אנתרקס לתמותה בעדר פרות של חקלאים ממושב נוב במרכז הרמה, באזור שבו מתקיימת בין השאר תנועת חיילים ערה וכן זרימה של מים שמגיעים לכינרת ולמאגרים שונים. החיידק יכול להתקיים עשרות שנים במצב רדום ואכן האזור שבו אותר סבל מהמגיפה בשנת 1984.

אולם יש לתהות האם מחוללי המחלה שרדו כ-30 שנה או מדובר בהתפרצות שנגרמה מהדבקה חדשה. בהנחה שצבא סוריה ישתף פעולה עם פקחי האו"ם בהשמדת כל מאגרי הנשק הכימי שברשותה- האם יעיז להתשמש בעתיד בנשק ביולוגי במלחמתו במורדים או כנגד ישראל.

פורסם ב-Israel Defense

יום שבת, 28 בספטמבר 2013

חיידקים ישמידו את עצמם - פיתוח ישראלי בתחרות בינ"ל לביולוגיה סינתטית - איתי נבו


מאז שעמד האדם על דעתו, ואפילו על רגליו, חיידקים מלווים אותו בכל מקום. הם לא רק גורמים למחלות, אלא גם מסייעים לנו רבות – בין השאר הם מייצרים לנו מזון ומסייעים בעיכול, מפרישים חומרים שאנו זקוקים להם ועוזרים לשמור על הסביבה. מאז נכנסה לעולמנו ההנדסה הגנטית, למד האדם יותר ויותר לרתום חיידקים לצרכיו, ולהשתמש בהם באין-ספור דרכים: מייצור תרופות ועד ניקוי שטחים מזוהמים. אחת הבעיות העיקריות בשימוש בחיידקים למטרות כאלה, היא שאי אפשר לדעת כיצד הם ישפיעו על הסביבה שישוחררו אליה: החשש הוא כמובן שהם יפרו איזון אקולוגי, או יגרמו לזיהומים שלא נחזו מראש. פתרון אפשרי לבעיה עשוי לבוא מעבודה של קבוצת סטודנטים מאוניברסיטת בן גוריון, המשלימה בימים אלה את הכנותיה לתחרות הבין-לאומית בביולוגיה סינתטית: I-Gem. הם פיתחו מערכת גנטית להשתלה בחיידקים, הגורמת להם למות תוך זמן קצוב מראש מרגע שחרורם. "כל שימוש שאפשר לעשות עם חיידק, המערכת שלנו יכולה להשתלב בו", מסביר אחד מחברי הקבוצה, גל מרגוליס, הלומד לתואר ראשון בהנדסת ביוטכנולוגיה. "לדוגמה: חיידק שמנקה כתמי נפט באוקיינוס, שמים בו את המערכת, הוא עובד שלושה ימים ואחרי-זה מת, או חיידק שמנקה את הביוב, או אפילו חיידקים שמפרישים תרופה בגוף האדם או ליד האדם בו באוכל שלו".

חיידקי Escherichia coli - לקראת סוף חלוקה, במיקרוסקופ אלקטרונים
צילום: CDC/ Evangeline Sowers, Janice Haney Carr

חומרים חיוניים

המערכת שפיתחו הסטודנטים מבוססת על רעיון פשוט יחסית, ומבריק. החיידקים גדלים במעבדה בנוכחות חומרים שאינם יכולים לייצר בעצמם. בשיטה אחת מדובר בחומר שבהעדרו מתחיל החיידק לייצר רעל שהורג אותו, בזכות גן שהושתל בו. בשיטה האחרת, מדובר בחומר מלאכותי שהחיידק זקוק לו לבניית חלבונים. בשתי השיטות, מרגע שמשחררים את החיידקים, החומרים החיוניים האלה אוזלים והולכים, ובהעדרם – החיידקים מתים. כעת, אומר מרגוליס, נותר רק לעשות את הכיוונון הסופי של המערכת, אומר מרגוליס.

תחרות I-Gem נוסדה לפני כעשור במכון הטכנולוגי של מסצ`וסטס, MIT. היא גדלה במהירות, והשנה כבר משתתפות כמאתיים ועשרים קבוצות מרחבי העולם. בשל ריבוי המתחרים נוסד שלב מוקדם אזורי, שיתקיים בצרפת, ובו תציג הקבוצה הישראלית את עבודתה בחודש הבא. בשנה שעברה השתתפה בפעם הראשונה קבוצה ישראלית בתחרות: סטודנטים מהטכניון שפיתחו מערכת לשליטה על החדירה של נגיפים לתוך תאים. "מאוד היינו רוצים לקדם את התחום הזה כי כולנו מרגישים שזה הדבר הבא. רוצים להביא תהילה לאוניברסיטה, לעיר, למדינה, לייצג אותה בכבוד", אומר מרגוליס. "להגיע לגמר, אולי אפילו לקחת מקום טוב בגמר. כרגע, זה החלום".

בלי כסף
קבוצת המתחרים מבאר-שבע נבנתה על גרעין של סטודנטים להנדסת ביוטכנולוגיה, שאליו הצטרפו אנשי מדעי המחשב, ביו-אינפורמטיקה ואפילו כלכלה. הם עובדים בהדרכת שלושה חוקרים: סמדר כהן, ליטל אלפונטה ועמרי עמירב. אם השאיפה העיקרית שלהם מהתחרות היא להביא כבוד וגאווה, זה בגלל שפרסים כספיים אין בתחרות. בשל חוקי התחרות הם גם לא יוכלו לרשום פטנט על העבודה, משום שהרעיון הוא לקדם את המדע הנגיש לכל, ולא לסייע לתאגידים להגדיל את רווחיהם. אבל מרגוליס מבטיח כי העבודה על המערכת החדשה לא תסתיים בתחרות "הנושא הזה נוגע לפרויקטי גמר של חלק מאיתנו, לפחות אחד הנושאים שאנו נוגעים בו, וכל העבודה הרבה הזו שהושקעה תשמש גם חלק מהפרויקט. אנחנו לגמרי הולכים עם זה הלאה".

כדי לממן את ההרפתקה, נדרשו הסטודנטים לגייס כ-60,000$. הם השיגו מימון מהאוניברסיטה וממשרד המדע, והשלימו את החסר מתורמים פרטיים, וגם בגיוס כספים באינטרנט. באמצע אוקטובר נדע אם ההשקעה הרבה בחיידקים המשמידים את עצמם תביא את היזמים הצעירים מבאר שבע עד אמריקה, או שהם ייעצרו כבר בשלב המוקדם בליון שבצרפת.


פורסם במקור בבלוג המאור הקטן של רשת  ב וגם ב"תפוז בלוגים"

יום חמישי, 23 במאי 2013

מחקר ישראלי עשוי לאפשר פיתוח תרופות חדשות לשפעת - איתי נבו


שפעת נחשבת אמנם למחלה קלה יחסית, אך היא גורמת למותם של עשרות אלפי חולים בכל שנה ברחבי העולם, וכן גורמת נזקים כלכליים כבדים מאובדן של מיליוני ימי עבודה. אם אין די בכך, אנו מתמודדים עם חשש גובר והולך מפני מגיפות של זני שפעת אחרים, כמו שפעת העופות או שפעת החזירים, שיעברו התמרה ויופצו במהירות מאדם לאדם. ואולם, יכולתנו להתמודד עם שפעת – מוגבלת למדי. חיסונים נגד שפעת הם בעלי יעילות מוגבלת, משום שהנגיף (וירוס) מצליח לשנות תדיר את מבנה החלבונים החיצוניים שלו, ולחמוק מהנוגדנים שהגוף מכין נגדו. מכיוון שהנגיף מתקיים רוב הזמן בתוך תאים שהוא תוקף, גם תרופות נגד נגיפים כמעט שאינן בנמצא.

לא רק מתחמק
אחד המרכיבים החשובים של מערכת החיסון המולדת הם תאי דם לבנים המכונים "קטלנים טבעיים" – Natural Killer Cells, או בקיצור NK`s. התאים האלה מסוגלים לזהות תאים הנתונים במצוקה – למשל כאלה שנגיף מתרבה בתוכם – לתקוף אותם ולהשמידם. לכן, יש להם תפקיד חשוב מאוד בהתמודדות עם זיהומים נגיפיים, עוד לפני שמערכת החיסון הנרכשת, המבוססת על פעילות נוגדנים וזיהוי הגורם הזר, נכנסת לפעולה. 

חלבוני נגיף השפעתCDC/ Douglas Jordan; Dr. Ruben Donis, Dr. James Stevens Dr. Jerry Tokars, Influenza Division

מחקר חדש בביה"ס לרפואה באוניברסיטה העברית בירושלים, חושף את המנגנון המאפשר לנגיף השפעת לחמוק מפגיעתה של מערכת החיסון. חוקרים במחלקה לאימונולוגיה, בראשות פרופ` עופר מנדלבוים ותלמיד המחקר יותם בר-און גילו כי אחד החלבונים של הנגיף, נוראמינידאז (Neuraminidase), מצליח לשבש את פעילותם של ה-NK`s, האמורים להשמיד תאים נגועים בנגיף. במחקר המתפרסם בכתב העת Cell Reports החוקרים מדווחים בפעם הראשונה כי הנגיף לא רק משנה צורה וחומק באופן פסיבי מתאי מערכת החיסון. החלבונים שלו חוסמים באופן פעיל אתרים מסויימים על פני ה-NK`s שאמורים לזהות חלבון אחר של הנגיף ושל התאים המותקפים, ושמו המאגלוטינין (Hemagglutinin). בלי הזיהוי הזה פוחתת מאוד יעילותם של ה-NK`s בפעילות נגד השפעת. 

"תוצאות המחקר מאפשרות לפתח תרופות מסוג חדש נגד נגיף השפעת", אומר בר-און. "תרופות שיפעלו לייעל ולשפר את פעילות מערכת החיסון, להבדיל מהתרופות הקיימות, שמנסות לעכב חלבונים של הווירוס. אנו מאמינים שלנגיף יהיה קשה מאוד לפתח עמידות נגד התרופות החדשות".

משדרגים את החיסון
כדי לוודא שאכן זיהו את מנגנון הפעולה של הנגיף, בדקו החוקרים את השפעתם של מעכבי נוראמינידאז על תפקוד מערכת החיסון הן בתרביות תאים, הן בחיות מעבדה. הם גילו כי לא רק שהחומרים האלה פוגעים בהצלחה בנגיף ומשבשים את פעילותו, הם גם משדרגים את תפקודם של תאי ה-NK. כעת שוקדים בר-און, מנדלבוים ועמיתיהם על פיתוח נוגדן ייחודי, שיסייע לתאי מערכת החיסון להיצמד לנגיף ולחסלו ביעילות רבה יותר.

פורסם במקור בבלוג המאור הקטן של רשת  ב וגם ב"תפוז בלוגים"

יום שישי, 17 במאי 2013

הפרה שניצחה את המוות השחור - איתי נבו


יום הולדת לאדווארד ג`נר

אבעבועות שחורות היא מחלה נגיפית הגורמת לשלפוחיות נוראות על העור. בצורתה החמורה, שיעורי התמותה מהמחלה מגיעים ל-35% מהחולים. רבים מהשורדים עלולים לסבול מתופעות לוואי קשות, כמו עיוורון ועיוותים בגפיים. מעריכים כי בסוף המאה ה-18 מתו באירופה לפחות 400,000 בני אדם בכל שנה מאבעבועות שחורות, ואפשר שבמאה ה-20 נקטלו במגיפה קרוב לחצי מיליארד בני אדם. מי שפרץ את הדרך למיגורה של המגיפה האיומה היה הרופא האנגלי אדוארד גֶ`נֶר, (Jenner) שנולד היום (שישי) לפני 264 שנים, ב-17.5.1749.

אדווארד ג'נר

קן הקוקיה
גֶ`נֶר היה השמיני מתשעת ילדיו של כומר חשוב בעיירה ברקלי שבגלוסטרשייר, אנגליה. בזכות מעמדו קיבל חינוך מצויין, ומגיל 14 כבר עבד אצל רופא מקומי ללמוד את רזי המקצוע. לאחר שהשתלם אצל מנתח בלונדון, חזר לברקלי ובגיל 24 כבר פתח מרפאה משלו. נוסף על העיסוק ברפואה, גֶ`נֶר התעניין מאוד במחקר, ועסק בין השאר בחקר מחלות לב ועיוורון. הוא עסק רבות גם בחקר מדעי הטבע שאינם קשורים ברפואה, ובעיקר התעניין בציפורים. בזכות תצפיות יסודיות שעשה הוא היה הראשון להוכיח כי גוזלי הקוקיה הם שדוחפים ביצים וגוזלים של ציפורים אחרות מהקינים שבהם מטילה הקוקיה את ביציה. בכל הוא הפריך את הסברה המקובלת כי הקוקיה האם היא שעושה זאת. במחקר אנטומי הוא גם הוכיח שלגוזלי הקוקיה יש שקע בגב, המאפשר להם להרים ביעילות את הביצים, וכי השקע הזה נעלם עד היום ה-12 לחיי הגוזל.

ישר מהרפת
את פריצת הדרך המדעית החשובה ביותר שלו עשה גֶ`נֶר ב-1796. הוא הבחין בתופעה מעניינת שעוררה את תשומת לבו – נשים שעבדו בחליבת פרות ונדבקו באבעבועות הפרות (שהיתה מחלה בלתי נעימה, אך מסוכנת הרבה פחות מאבעבועות שחורות), היו ככל הנראה מחוסנות בפני אבעבועות שחורות. הוא תהה אם אפשר ליטול את החיסון הזה, וליישמו בבני אדם, ובעיקר בילדים, שהיו הנפגעים העיקריים במחלה הקשה. אגב, ג`נר לא היה הראשון להבחין בתופעה, כנראה גם לא הראשון להבין את משמעותה, אבל הוא היה הראשון שבחן אותה בפועל. הוא שאב מוגלה מן האבעבועות של אחת החולבות, והזריק אותה לילד ג`יימס פיפס (Phipps) בן שמונה, בנו של הגנן שעבר אצלו. כדי להוכיח שהוא מחוסן כעת, הזריק לילד אבעבועות שחורות, ואכן פיפס לא פיתח את המחלה. ג`נר כתב מאמר על הישגו ושלח אותו לפרסום בבטאון החברה המלכותית, אך שם לא התרשמו והשיבו כי הרעיון מהפכני מדי ודרושות עוד הוכחות. הוא חזר על הניסוי עם כמה ילדים אחרים, בהם בנו התינוק, ושלח שוב את המאמר. ב-1798 פורסמה פריצת הדרך המהפכנית וג`נר זכה לקיתונות של לעג. מבקריו הרבים, בהם אנשי דת, הביעו סלידה עזה מחיסון שמקורו בבעל חיים (ועוד פרה!), וקריקטורות מהתקופה הראו את מטופליו מצמיחים ראשי פרות. ואולם, בהדרגה התבררה חשיבותו העצומה של החיסון שפיתח, והלעג התחלף בכבוד ובהערכה.

Development of the smallpox vaccine
המקור

הקדים את זמנו

ג`נר לא יכול היה לדעת כיצד השפיע החיסון שלו על הגוף, בתקופה שהמיקרוסקופיה היתה בחיתוליה, והמיקרוביולוגיה עדיין לא היתה בגדר מדע. כיום אנו יודעים כי תאים של מערכת החיסון מייצרים חלבונים יחודיים, המכונים נוגדנים ומתאימים בדיוק למנה המרחבי של מולקולות המזוהות עם גופים זרים לגוף. הנוגדנים נצמדים למולקולות האלה, מנטרלים את הגורם שנושא אותן (נגיף או חיידק), ומסייעים לתאים אחרים של מערכת החיסון להשמידו. הנוגדנים שנוצרו נגד הנגיף של אבעבועות הפרות היו יעילים נגד נגיפי האבעבועות השחורות ולכן הצליחה שיטת החיסון של ג`נר. לפני זמנו היה נסיון לחסן ילדים באמצעות הדבקה עדינה באבעבועות שחורות (שריטת העור עם חומר שנלקח משלפוחית של חולה). הצלחתה של השיטה הזו היתה חלקית מאוד, ורבים מהמחוסנים שילמו עליה בחייהם. עם זה, יש לציין, כי היא פעלה על אותו עיקרון, ומטופלים שקיבלו מינון נמוך של הנגיף, או הודבקו בזן שאינו קטלני, אכן פיתחו כנראה חיסון.

השיטה שפיתח ג`נר שימשה בהמשך לחיסונים נגד מחלות נוספות, ובמידה חלקית היא משמשת עד היום, למשל בייצור נסיוב נגד הכשות נחשים. כמו כן יש לה שימוש רב במחקר רפואי – פעמים רבות הזרקת חומר מסויים לבעל חיים ובידוד הנוגדנים נגדו הם כלי חשוב בזיהוי תכונות שונות של החומר. ג`נר הוא שטבע את המונח המקובל כיום לחיסון vaccine, בזכות המקור של הטיפול שלו (vacca – בלטינית: פרה). אגב, בספריית בית הספר לרפואה סט. ג`ורג`, עדיין תלוי עורה של הפרה בלוסום, שלפי האגדה היא שהדביקה את החולבת שממנה נלקחה המוגלה שהוזרקה לילד פיפס בניסוי ההיסטורי.

יש סוף לכל דבר
בעקבות פריצת הדרך התמקד ג`נר במחקר, והפסיק כמעט לגמרי את עבודתו במרפאה. הוא קיבל מארמון המלוכה ומהפרלמנט מענקי מחקר נדיבים, ואף מונה לרופא מיוחד של המלך ג`ורג` הרביעי. הוא גם זכה לתארי כבוד מקומיים, ומונה לראש עיריית ברקלי, ולשופט שלום. השימוש בחיסון שפיתח לאבעבועות שחורות הפך נפוץ יותר ויותר, אם כי יעברו עוד שנים רבות אחרי מותו משבץ ב-1823, בטרם יתחיל מיגורה של המחלה בפועל. בהמשך כמובן הוחלף החיסון משלפוחיות של חולבות בחיסון מתקדם יותר, באמצעות נגיפים מומתים ומוחלשים, אבל בסופו של דבר נשא המאמץ פרי. ב-1975 אובחנה בבנגלדש חולה אחרונה בצורה הקטלנית של הנגיף, ושנתיים לאחר מכן אובחן בסומליה חולה אחרון עד כה גם בנגיף הקל יותר. ב-1980 אישר ארגון הבריאות העולמי את ממצאיה של ועדת מומחים כי המחלה אכן הודברה וחלפה מן העולם. דגימות של הנגיף עדיין שמורות במעבדות שמורות היטב בארה"ב וברוסיה, ושתי המדינות טרם הסכימו להשמיד את הנגיפים, על אף המלצות של גורמי רפואה.

פורסם במקור בבלוג המאור הקטן של רשת  ב וגם ב"תפוז בלוגים"

יום שלישי, 14 במאי 2013

נגיף מעשה ידי אדם - ירון כספי


פיתוח נגיפי שפעת העופות: מחקר הכרחי או סכנה עולמית?

צילום במיקרוסקופ אלקטרונים של נגיפי שפעת העופות (בחום) בתוך תאי אפיתל (MCDK)
מקור: CDC/Cynthia Goldsmith, Courtesy of Cynthia Goldsmith; Jacqueline Katz; Sherif R. Zaki

אחת הסערות שטלטלה את הקהילייה המדעית בשנה וחצי האחרונות היא טלטלה שנוצרה בעקבות שני מחקרים שעסקו בהקניית יכולת מלאכותית להעברת נגיף שפעת העופות מסוג A H5N1 בין יונקים, דרך רסיסי רוק הנפלטים בזמן התעטשות ושיעול.

נגיף השפעת מסוג A מסווג על פי שני חלבונים הנמצאים במעטפתו ואחראים ליכולתו לחדור לתאים, הֶמגלוּטינין (המסומן בקיצור כ-H או HA) ונויראמינידז (המסומן בקיצור כ-N). אחד מזני השפעת המאיימים במיוחד הוא הנגיף A H5N1, נגיף שבאופן טבעי מדביק עופות ולא בני אדם. הסיבה שה-H5N1 נחשב לקטלני במיוחד היא העובדה שבין כ-600 המקרים המתועדים שבהם כן נדבקו בני אדם בנגיף עקב חשיפה מוגברת לעופות, שיעור התמותה היה 60% (לשם השוואה, במגפת השפעת הספרדית של 1918 שיעור התמותה היה כ-2%). אף כי שיעור זה אינו מספק את כל התמונה - שכן רבים הסיכויים שעל רוב מקרי המחלה הקלים אין מדווחים, ואלה שיכולים להידבק בנגיף ה-H5N1 מהווים רק קבוצה קטנה של בני אדם בעלי רגישות מיוחדת - עדיין קיימים החששות מהעתיד הצפוי אם H5N1 יעבור לבני אדם.

קבוצת חוקרים החליטה לבדוק האם הנגיף H5N1 לבדו מסוגל להתפתח לנגיף התוקף בני אדם. הם הִנדסו את הנגיף והוסיפו לו מוטציה, כך שיוכל להתרבות בטמפרטורה של 33 מעלות, הטמפרטורה האופיינית לדרכי הנשימה העליונות באדם.

הכינו מוטציות של הנגיפים
כדי להבין טוב יותר את האפשרות שהדבר יתרחש נערכו שני מחקרים. כדי שנגיף השפעת יחדור לתא ויתרבה בתוכו צריך קודם כל ה-HA להיצמד לקולטן המצוי על קרומית התא. קולטן זה הוא חלבון הקשור לשרשרת סוכרית שבסופה חומצה סיאלית הקשורה לגלקטוז. בעופות קשורה החומצה הסיאלית לגלקטוז בדרך אחת ואילו במערכת הנשימה העליונה של בני אדם היא קשורה בדרך שונה. מכיוון שקשר זה קובע את הספציפיות של הנגיף ליצור שאותו הוא תוקף, התמקדו שני המחקרים הללו בהנדסה גנטית של ה-HA.

במחקר הראשון, שהוביל יושיהירי קואוקה (Kawaoka) מאוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון, הכינו החוקרים ספרייה אקראית של מוטציות בגן HA5 ובדקו אילו מבין המוטציות תוביל לקישור טוב יותר של החלבון לקולטני נגיף השפעת הנמצאים בדרכי הנשימה העליונות באדם. כאשר זיהו שילוב כזה של מוטציות הם החליפו את הגן HA של הנגיף H1A1 בגן HA5 המוטנטי שיצרו (H1A1 הוא הנגיף של מגפת שפעת החזירים של 2009, שיצר בהלה גדולה בעולם), והראו שנגיף סינתטי זה מסוגל לעבור בין חמוסים דרך רסיסי רוק (חמוסים משמשים כחיית חקר לשפעת באנשים). יש לציין ששלוש מארבע ממגפות השפעת הגדולות של המאה ה-20 נוצרו כאשר גנים של שני זני שפעת עופות שונים התערבבו בחזירים ויצרו זן חדש המסוגל לתקוף בני אדם. כלומר, אם נגיפי H1N1 יתערבבו עם המוטנט של H5N1, יוכל להיווצר נגיף שפעת חדש, שיגרום למגפת שפעת קטלנית.

הקבוצה השנייה, שאותה הוביל רון פושיה (Fouchier) מהמרכז הרפואי ארסמוס שברוטרדם, החליטה לבדוק האם H5N1 לבדו מסוגל להתפתח לנגיף התוקף בני אדם. עוד קודם למחקר זה זיהו פושיה וקבוצתו שתי מוטציות ב-HA5, המגבירות את יכולתו להיקשר לקולטן האנושי של התאים בדרכי הנשימה העליונות. לכן, הם הִנדסו את H5N1 כך שיכיל את שתי המוטציות האלו, והוסיפו מוטציה בגן האחראי לשכפול החומר הגנטי של הנגיף, כך שיוכל להתרבות בטמפרטורה של 33 מעלות, הטמפרטורה האופיינית לדרכי הנשימה העליונות באדם. לאחר מכן בדקו האם הזן החדש יכול להדביק חמוסים דרך טיפות באוויר. מכיוון שהזן המהונדס לא הצליח לבצע זאת, הם ביצעו דבר שאותו מכנה פושיה בריאיון "ממש, אבל ממש, מטומטם". הם שתלו את הזן המהונדס בכמה חמוסים, נתנו לו להתפתח במשך כמה ימים, אחר כך הוציאו את הנגיפים מהחמוסים והחדירו אותם לחמוסים חדשים. אחרי שחזרו על תהליך זה עשר פעמים, הם קיבלו זן חדש, המסוגל לעבור בין החמוסים דרך טיפות באוויר ולהדביק אותם במחלה. משמע, הם יצרו זן חדש של מחלה, שיש אפשרות שהוא קטלני במיוחד לאנשים, ויוכל לעבור בין בני אדם דרך רסיסי רוק. מה שהפתיע את פושיה היתה העובדה שכדי לשנות את הספציפיות של הנגיף מעופות לחמוסים - היו דרושות בסך הכול בין חמש לעשר מוטציות, ששתיים מהן נצפו כבר ב-H5N1 בטבע.

שפעת העופות היא אקוטית בעיקר במדינות עניות. כלומר, אם הנגיף H5N1 יתפתח לנגיף אנושי, רוב הסיכויים שזה יקרה בהן. ואולם, כאשר נערך הדיון על ה-H5N1 המוטנטי, הוא נערך כמעט אך ורק בארצות-הברית ובאירופה

חשש ביטחוני לפרסום המאמר
כאשר הגיעו שני המחקרים לשלב הפרסום, והוגשו, אחד למגזין Nature ואחד למגזין Science הם הועברו לבחינה של הוועדה המייעצת לביטחון ביולוגי של ארצות-הברית (שני המחקרים מומנו על ידי המכונים הלאומיים לבריאות של ארצות-הברית), שהמליצה לפרסם רק את מסקנות המחקרים ולא את פרטי המחקר מחשש שהללו ישמשו ליצירת נשק ביולוגי על ידי קבוצות טרור. כך פרצה הסערה. היתה זו הפעם הראשונה שבה הומלץ לא לפרסם באופן פתוח תוצאות של מחקר ביולוגי. חישבו על כך - מחקר שמומן בכסף ציבורי ונעשה באוניברסיטה ציבורית ולא במכון מחקר צבאי, נאסר לפרסום בשל חששות ביטחוניות.

בינואר 2012, עקב הסערה, פרסמו 40 חוקרים העוסקים במחקר של נגיף השפעת מכתב פתוח שבו הם מתחייבים להימנע למשך 60 יום מהמשך פיתוח זנים חדשים של הנגיף, שיכולים לתקוף בני אדם, וזאת כדי שיתאפשר לשקול בשקט את היתרונות המדעיים בפרסום מלא של התוצאות אל מול הסכנות הטמונות בהן, ולהסביר זאת לציבור הרחב. בשלב מאוחר יותר הסכימו החוקרים להאריך תקופה זו לשנה. ארגון הבריאות העולמי קיים דיון בנושא, והמסקנה היתה שהיתרונות בפרסום גוברים על החסרונות, ולכן יש לפרסם את המאמרים. לפיכך פנה הארגון לוועדה המייעצת לביטחון במדע של ארצות-הברית וביקש ממנה לשקול מחדש את החלטתה. זו האחרונה קיימה דיון נוסף והחליטה להסיר את התנגדותה, והמחקרים פורסמו במלואם.

אחת הטענות העיקריות נגד איסור הפרסום היתה שאי אפשר לממן מחקר ואז לעצור את פרסומו. בעקבות זאת, ובעקבות הלחץ הציבורי בנושא, החליטה ממשלת ארצות-הברית לערוך רוויזיה במדיניות המימון של מחקרים ביצירת זנים חדשים של H5N1. בסוף פברואר 2013 פרסם משרד הבריאות האמריקאי (שאליו משויכים המכונים הלאומיים לבריאות של ארצות-הברית, כמו גם גופי מימון מדעיים נוספים) הנחיות חדשות, שדורשות מסוכנויות המימון שלב נוסף בתהליך קבלת ההחלטה אם לממן מחקר מדעי, שלב שבו יוערכו הסכנות הגלומות במחקר והאפשרויות לערוך אותו ללא יצירת זן H5N1 חדש. כמו כן, דרש משרד הבריאות האמריקאי לשלב בתהליך שלב נוסף, שבו יעריך משרד הבריאות האמריקאי עצמו את הנושא.

מלחמה ביולוגית כיתוב: הוועדה המייעצת לביטחון ביולוגי של ארצות-הברית המליצה לא לפרסם את פרטי המחקר מחשש שהללו ישמשו ליצירת נשק ביולוגי על ידי קבוצות טרור

מאז שפרצה הסערה נשפכו בוודאי מאות אלפי מילים על הסכנות הביטחוניות שיכולות לצוץ אם גורמי טרור יעשו שימוש במידע מדעי על ה-H5N1, ואם תקרה טעות והזן החדש יצליח לחמוק מהמעבדה. כלומר, יש כאן שתי סכנות, סכנה בטיחותית (שהנגיף המוטנטי יסתנן החוצה), וסכנה ביטחונית (שיעשה בו שימוש למטרות מלחמתיות או טרוריסטיות), אך מה שהניע את הדיון הוא הסכנה הביטחונית. מנגד, טענו תומכי המחקרים הפתוחים בנושא, כי הטבע הוא המעבדה הגדולה ביותר, ולכן אם יש אפשרות שהנגיף H5N1 יתפתח מנגיף עופות לנגיף אנושי (כפי שמראים המחקרים הללו), דבר זה בהכרח יקרה. ואולם, אם זה יקרה, עלינו להקדים תרופה למכה ולחקור את ההשלכות של מצב זה, והדרך היחידה המוצלחת שהמדע מכיר לקידום הידע האנושי הוא על ידי מחקר פתוח ומוגבל כמה שפחות.

למרות הדיון הער בנושא בעיתונות המדעית ובקרב הציבור הרחב, לא נבחן פן אחד של הנושא, שלטעמי הוא פן הכרחי. שפעת העופות המקורית מסוג H5N1 נחשבת לבעיה כלל עולמית. היא אקוטית בעיקר במדינות כמו מצרים, ויאטנם, בנגלדש, סין, הודו ואינדונזיה. כלומר, אם הנגיף H5N1 יתפתח לנגיף אנושי, רוב הסיכויים שזה יקרה באחת ממדינות אלה, והאנשים במדינות אלה יהיו הראשונים להיפגע. ואולם, כאשר נערך הדיון על ה-H5N1 המוטנטי, הוא נערך כמעט אך ורק בארצות-הברית ובאירופה, מקומות שמהם הגיע הכסף למימון המחקרים, ובהם נערכו המחקרים. כלומר, הדיון משקף את האינטרסים של העולם העשיר, והאיזון שבין הסכנות (הביטחוניות והבטיחותיות) לבין היתרונות במחקר פתוח כדי להבין מה יקרה אם הנגיף יהפוך לנגיף אנושי באופן טבעי, משקף את האינטרסים של התושבים במדינות אלה. אך מה חושבים על כך האנשים שגרים במדינות העניות הפגיעות ביותר לנגיף? לכך כמעט שלא הוקדש דיון. לטעמי, זו שאלה הכרחית. במילים אחרות, כיצד אפשר להפוך את הדיון בנושא לדמוקרטי יותר במובן הגלובלי של המילה, כך שישקף את האינטרסים של כלל האוכלוסייה, ולא רק של קבוצה מצומצמת בה?

לקריאה נוספת:

מידע על מקרי המחלה של הנגיף H5N1 באנשים; באתר המרכז האמריקאי למניעת מחלות ופיקוח עליהן:

הסבר פשוט על דרך בה חודר נגיף השפעת לתאים

מאגר כתבות של המגזין נייצ'ר על הסערה סביב

פרסום מיוחד של המגזין סיינס על הסערה סביב H5N1 

המאמר של רון פושיה (ההקדמה מכילה הסבר קצר ומצוין על נגיף השפעת והביולוגיה שלו)

פורסם בגליליאו 177, מאי 2013