מחקרים COVID-19

מחקר ישראלי חזה את המוטציות של הוריאנטים הנפוצים בעולם

חוקרים ישראלים שניתחו את השינויים המבניים בעת קישור נגיף הקורונה לתא האנושי חזו כבר לפני למעלה משנה את המוטציות שהתגלו בוריאנט הבריטי, הדרום אפריקאי, הברזילאי, הניו יורקי, הקליפורני וההודי

מוטציה בנגיף הקורונה. אילוסטרציה

חוקרים ישראלים ניתחו את השינויים המבניים בעת קישור נגיף הקורונה לתא האנושי, וחזו לפני למעלה משנה את המוטציות שהתגלו בוריאנט הבריטי, הדרום אפריקאי, הברזילאי, הניו יורקי, הקליפורני וההודי.

במחקר שבו השתתפו ד"ר תומר מאירסון מבית החולים אסף הרופא וד"ר דוד בומזה מבית החולים איכילוב, בהובלתו של פרופ' גל מרקל מאוניברסיטת תל אביב ובית החולים בילינסון, נחשפו השינויים העיקריים בחלבון המעטפת Spike של נגיף הקורונה בעת קישורו לקולטן האנושי ACE2. ממצאי המחקר פורסמו באוגוסט האחרון ב-Bioinformatics.

בידיעה קודמת שפורסמה ב-DoctorsOnly בינואר 2021, פורסם שהמחקר הצליח לחזות את המוטציות של הווריאנט הבריטי והדרום אפריקאי. כעת, החוקרים מעדכנים כי ניתחו את המוטציות הדומיננטיות של הווריאנטים החדשים השונים.

חלבוני ה-Spike, המקנים לנגיף מראה של כתר ועל שמם קרויה משפחת נגיפי הקורונה, עומדים בבסיסם של החיסונים של החברות מודרנה, פייזר, אסטרה זניקה, ג'ונסון אנד ג'ונסון ואחרות. בעת הקישור ל-ACE2, חלבון המעטפת עובר אקטיבציה על ידי שרשרת תהליכים המובילים לנעיצתו בממברנה התאית, איחוי וחדירתו לתא.

מודל של חלבון ה-Spike של נגיף הקורונה. סלילי קאפא מופיעים בירוק

באמצעות אנליזות חישוביות, החוקרים מיפו את האינטראקציות המולקולריות והאזורים הפעילים ביותר בחלבון המעטפת בתהליך הקישור לקולטן האנושי. במחקר נמצא שאלמנטים מחזוריים במבנה החלבון, הקרויים סלילי קאפא (Kappa-helix), מהווים את המוטיב הדומיננטי ביותר בממשק הקישור של הנגיף. בנוסף, נמצא שסלילים אלו משחקים תפקיד מכריע בתיווך המעבר למצב הפעיל של חלבון הנגיף. החוקרים הדגימו סדרה של מעברים בין סלילי קאפא למוטיבים אחרים, המשמשים כמעין מתגי הפעלה וגלגלי השיניים של החלבון.

כיוון שסלילי קאפא משחקים תפקיד חשוב בקישור והפעלה של הנגיף, החוקרים העריכו במאמר שמוטציות עתידיות בנגיף יופיעו ספציפית במוטיבים הללו. עקב תכונות הקישור ואופיין הגמיש, סלילי קאפא עשויים לשמש ככלי אבולוציוני התורם להתייעלות הנגיף בסביבתו החדשה יחסית במארח האנושי.

כאמור, בידיעה שפורסמה ב-DoctorsOnly בינואר 2021, צוין שהמחקר הצליח לחזות את המוטציות של הוריאנט הבריטי והוריאנט הדרום אפריקאי. המוטציה העיקרית בחלבון המעטפת N501Y, אשר משותפת לווריאנט הבריטי (B.1.1.17) והדרום אפריקאי (B.1.351), התרחשה בסליל קאפא באזור שמשתתף בקישור לקולטן האנושי כפי שהחוקרים העריכו.

מאז, נחשפו וריאנטים נוספים שהתפרצו ברחבי העולם עם רמות שונות של התפשטות מקומית וכן בין מדינות. כעת, החוקרים מעדכנים כי ניתחו את המוטציות הדומיננטיות של הוריאנטים השונים. המוטציה L452R מאפיינת את הוריאנטים שמקורם בניו יורק (B.1.526) וקליפורניה (B.1.429). המוטציה E484K מאפיינת את הוריאנט שמקורו בברזיל (P.1), בדרום אפריקה וחלק מתת הזנים מבריטניה ומקליפורניה. לעומת זאת, הוריאנט ההודי (B.1.617), שנמצא כגורם העיקרי לעלייה החריגה בתחלואה ותמותה בהודו, מכיל מוטציות בשני האתרים – 484 ו-452.

כפי שעולה מתוך האנליזה המעודכנת, החוקרים חושפים כי כלל המוטציות האלו מתרחשות בסלילי קאפא. כמו כן, מוטציות נלוות נוספות שנמצאות בוריאנטים החדשים גם כן מערבות באופן ישיר או עקיף את סלילי קאפא. המוטציות הללו נמצאו כבעלות יכולת להגביר את הקישור לתאים ומחקרים נוספים מייחסים להן את קצב ההתפשטות הגבוה של הנגיף.

כפי שהמחקר חזה שהמוטציות באותם סלילי קאפא עלול לפגוע ביעילות של החיסונים, חלק מהוריאנטים אכן נמצאו כמפחיתים מעט את השפעת החיסונים. כך, מממצאים ראשוניים של קופת חולים כללית עולה, כי על אף השכיחות הנמוכה של נדבקים בקרב מחוסנים, הם יידבקו בשכיחות גבוהה יותר בוריאנט הדרום אפריקאי והבריטי, בהשוואה למספר דומה של לא מחוסנים. לצד זאת, תוצאות החיסון של "ג'ונסון אנד ג'ונסון" היו פחות טובות בברזיל ובדרום אפריקה.

המשמעות, אם כן, היא שהוריאנטים מסוגלים לאתגר את החיסונים, אם כי לא מדובר בפריצה מלאה של הגנת החיסון. למרות הירידה ביעילות, רמות ההדבקה נמוכות מאוד בארץ ויכולת ההגנה של החיסונים נותרה גבוהה.

רב הנסתר מן הגלוי בכל הנוגע לתכונותיו הייחודיות של הנגיף, אך היכולת לזהות את השינויים הגנטיים בו, לצד התובנות שעולות מן המחקר, שופכת אור על דפוסי הפעילות וההתפתחות שלו בציר הזמן. חשיפת גלגלי השיניים שמניעים את הנגיף מאפשרת להתבונן מקרוב על אופי פעילותו ועשויה לסייע בפיתוח ובאופטימיזציה של תרופות וחיסונים באופן יעיל וממוקד יותר.

ספרות: 

Meirson, Tomer, David Bomze, and Gal Markel. "Structural basis of SARS-CoV-2 spike protein induced by ACE2." bioRxiv (2020).

Tomer Meirson, David Bomze, and Gal Markel, “Structural basis of SARS-CoV-2 spike protein induced by ACE2”, Bioinformatics (2020)

Meirson, Tomer, et al. "A helical lock and key model of polyproline II conformation with SH3." Bioinformatics 36.1 (2020): 154-159.

Meirson, Tomer, et al. "κ-helix and the helical lock and key model: A pivotal way of looking at polyproline II." Bioinformatics (2020).

Kustin, Talia, et al. "Evidence for increased breakthrough rates of SARS-CoV-2 variants of concern in BNT162b2 mRNA vaccinated individuals." MedRxiv (2021).

https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/cases-updates/variant-surveillance/variant-info.html

https://covidreference.com/variants

https://corona.doctorsonly.co.il/2021/01/217361/

נושאים קשורים:  נגיף הקורונה,  מחקר,  19-COVID,  וריאנטים,  ד"ר תומר מאירסון,  ד"ר דוד בומזה,  פרופ' גל מרקל,  חדשות
תגובות