מדענים חושפים נידו-וירוסים חדשים שעלולים לגרום למגיפה הבאה

פתאום הם מופיעים ו – כמו ה SARS-CoV-2 וירוס הקורונה – יכול לעורר מגיפות גדולות: וירוסים שאף אחד לא היה על הרדאר שלהם. הם לא ממש חדשים, אבל הם השתנו גנטית. ניתוחים גנטיים חדשים על ידי צוות בינלאומי של חוקרים מצביעים על כך שהחומר הגנטי מחליף בין שונים נגיף מִין יכול ליצור פתוגנים חדשים עם מאפיינים משתנים באופן משמעותי, ואולי מאיימים יותר. המחקר בקנה מידה גדול הובל על ידי וירולוגים מהמרכז לחקר הסרטן הגרמני (DKFZ).

"באמצעות שיטת ניתוח חדשה בעזרת מחשב, גילינו 40 נידו-וירוסים שלא היו ידועים בעבר במגוון בעלי חוליות מדגים ועד מכרסמים, כולל 13 נגיפים", מדווח מנהיג קבוצת DKFZ, סטפן סייץ. בעזרת מחשבים בעלי ביצועים גבוהים, צוות המחקר, הכולל גם את קבוצת העבודה של כריס לאובר ממרכז הלמהולץ לחקר זיהומים בהאנובר, סינן כמעט 300,000 מערכי נתונים. לדברי הוירולוג סייץ, העובדה שאנו יכולים כעת לנתח כמויות עצומות כאלה של נתונים במכה אחת פותחת נקודות מבט חדשות לחלוטין.

חקר הנגיפים עדיין בחיתוליו היחסית. ידוע רק חלק קטן מכל הנגיפים המופיעים בטבע, במיוחד אלו הגורמים למחלות בבני אדם, בחיות בית וביבולים. השיטה החדשה מבטיחה אפוא קפיצת מדרגה בידע בכל הנוגע למאגר הנגיפים הטבעיים. סטפן סייץ ועמיתיו שלחו נתונים גנטיים מבעלי חוליות המאוחסנים במאגרי מידע מדעיים דרך המחשבים בעלי הביצועים הגבוהים שלהם עם שאלות חדשות. הם חיפשו בעלי חיים נגועים בווירוס על מנת להשיג ולחקור חומר גנטי ויראלי בקנה מידה גדול. ההתמקדות העיקרית הייתה במה שנקרא נידו-וירוס, הכוללים את משפחת הקורונה.

גילוי וניתוח של נידו-וירוסים

נידו-וירוסים, שהחומר הגנטי שלהם מורכב RNA (ריבונוקלייק חוּמצָה), נפוצים בבעלי חוליות. לקבוצה עשירה במינים זו של וירוסים יש כמה מאפיינים משותפים המבדילים אותם מכל נגיפי ה-RNA האחרים ומתעדים את הקשר ביניהם. אולם אחרת, נידו-וירוסים שונים מאוד זה מזה, כלומר מבחינת גודל הגנום שלהם.

תגלית אחת מעניינת במיוחד בהתייחס להופעתם של וירוסים חדשים: בחיות מארחות הנדבקות בו-זמנית בווירוסים שונים, שילוב מחדש של גנים ויראליים יכול להתרחש במהלך שכפול הווירוס. "ככל הנראה, הנידו-וירוסים שגילינו בדגים מחליפים לעתים קרובות חומר גנטי בין מיני וירוסים שונים, אפילו על פני גבולות משפחתיים", אומר סטפן סייץ. וכאשר קרובי משפחה רחוקים "מתכלים", זה יכול להוביל להופעת וירוסים עם תכונות חדשות לחלוטין. לפי סייץ, קפיצות אבולוציוניות כאלה יכולות להשפיע על האגרסיביות והמסוכנות של הנגיפים, אך גם על התקשרותם לבעלי חיים מסוימים.

"החלפה גנטית, כפי שמצאנו בנגיפים של דגים, תתרחש כנראה גם בנגיפים של יונקים", מסביר סטפן סייץ. עטלפים, אשר – כמו שרצים – נגועים לרוב במספר רב של וירוסים שונים, נחשבים לכור היתוך אמיתי. נגיף ה-SARS-CoV-2 כנראה התפתח גם בעטלפים וקפץ משם לבני אדם.

לאחר חילופי גנים בין נידו-וירוסים, חלבון הספייק שאיתו הנגיפים עוגנים על תאי המארח שלהם משתנה לעתים קרובות. כריס לאובר, המחבר הראשון של המחקר, הצליח להראות זאת באמצעות ניתוחי עצי משפחה. שינוי מולקולת העוגן הזו יכול לשנות באופן משמעותי את תכונות הנגיפים לטובתם – על ידי הגדלת מידת ההדבקה שלהם או מתן אפשרות להחליף מארחים. שינוי מארח, במיוחד מבעלי חיים לבני אדם, יכול להקל מאוד על התפשטות הנגיף, כפי שהוכיחה מגיפת הקורונה באופן נחרץ. "מחליפי משחקים" ויראליים יכולים להופיע לפתע בכל עת, להפוך לאיום עצום, ו- אם דחיפה מגיעה לדחיפה – לעורר מגיפה. נקודת המוצא יכולה להיות חיה מארח יחידה נגועה כפולה.

תהליך המחשב החדש עתיר הביצועים יכול לסייע במניעת התפשטות וירוסים חדשים. זה מאפשר חיפוש שיטתי אחר גרסאות של וירוסים שעלולים להיות מסוכנים לבני אדם, מסביר סטפן סייץ. וחוקר DKFZ רואה יישום אפשרי חשוב נוסף בקשר לתחום המחקר המיוחד שלו, קרצינוגנזה הקשורה לווירוסים: "יכולתי לדמיין שנוכל להשתמש ב-High Performance Computing החדש (HPC) כדי לבחון באופן שיטתי חולי סרטן או אנשים עם דכאות חיסונית לאיתור וירוסים. אנו יודעים שסרטן יכול להיות מופעל על ידי וירוסים, הדוגמה הידועה ביותר היא וירוסי הפפילומה האנושיים. אבל אנחנו כנראה רואים עד כה רק את קצה הקרחון. שיטת HPC מציעה הזדמנות להתחקות אחר וירוסים, שלא זוהו בעבר, מקננים בגוף האדם ומגבירים את הסיכון לגידולים ממאירים".