חיסון מן הצומח

מדענים הצליחו לייצר חיסון ניסיוני לפוליו, בתוך צמחים. מה המשמעות עבורנו והאם מדובר בתחילתו של דור חדש של חיסונים?

כתב: ענר אוטולנגי

מדענים מאוניברסיטת לידס באנגליה הצליחו לייצר חיסון ניסיוני לפוליו באמצעות הנדסה גנטית של צמחי טבק.
המדענים בחרו בצמח הטבק מאחר שזהו צמח מודל, המשמש במחקר של הנדסה גנטית בצמחים. במידה שיפתחו מוצר באמצעות הטכנולוגיה הזו, ככל הנראה שישתמשו בצמח אחר, עמיד יותר ופחות שנוי במחלוקת.

לפני שנעבור לנושא הצמחים המהונדסים, נזכיר מהי מחלת הפוליו ואיך עובד חיסון. פוליו היא מחלת מעיים שנגרמת מנגיף הפוליו. התסמין העיקרי שלה הוא שלשולים. במקרים מסוימים הנגיפים מצליחים להסתנן מהמעי לדם, ומהדם הם עלולים להגיע לעצבים ולפגוע בהם. בשלב זה המחלה מתבטאת בצורה המפורסמת ביותר שלה, ועלולה לגרום לשיתוק ואף למוות. למזלנו, בשנות החמישים פותחו שני חיסונים למחלה – החיסון של סאלק (נגיף מומת שמוזרק לשריר) והחיסון של סאבין (נגיף מוחלש שניתן בטיפות). שני החיסונים עובדים בצורה קצת שונה, אבל שניהם מבוססים על אותו העיקרון שלפיו פועלים כל החיסונים: מציגים למערכת החיסון של הגוף את הנגיף, או חלק ממנו; מערכת החיסון לומדת להכיר את הנגיף, ומייצרת תגובה ספציפית וחזקה נגדו, באמצעות נוגדנים או באמצעות תאים מיוחדים. כשנגיפים נמצאים מחוץ לתאים שאותם הם מדביקים הם עטופים במעטפת המורכבת מחלבונים ונקראת "קופסית" (קפסיד). מערכת החיסון מזהה את הנגיף על פי חלבוני הקופסית.

מבחינה עקרונית, כל מה שצריך כדי לגרום למערכת החיסון לזהות נגיף ולפתח חסינות נגדו הוא להציג לה את חלבוני הקופסית שלו. לשם כך אפשר לנצל את טכנולוגיית ההנדסה הגנטית, שהתפתחותה דחפה קדימה גם את תחום פיתוח החיסונים. בשיטות של הנדסה גנטית, ניתן לקחת מהנגיף את הגן או הגנים שאחראים לייצור חלבוני הקופסית שלו ולהכניס אותם לתוך יצור שאפשר לגדל בקלות, כמו חיידק או שמר, או לתוך תרבית תאים. באופן כזה אפשר לייצר רק את החלבונים הדרושים לפיתוח החיסון בלי לגדל את הנגיף מחולל המחלה המקורי ובלי להיחשף אליו. שיטה זו הופכת את החיסון לבטוח יותר לשימוש, ומקטינה את עלות הייצור שלו. חיסונים כאלו כבר קיימים בשוק. הם נקראים חיסונים רקומביננטיים, וכעת חוקרים הדגימו שאפשר להשתמש בצמחים מהונדסים גנטית כדי ליצור אותם.

אבל למה להשתמש בצמחים, בעצם? כמו כל היצורים החיים, צמחים מורכבים מתאים המכילים את כל המנגנונים הנחוצים לייצור של חלבונים. לכן, אפשר לגרום להם לבטא חלבון נגיפי שיופק ויעובד לחיסון. תאי צמחים – בדומה לתאי שמר או לתרבית תאים – אף  דומים יותר לתאי אדם מתאי חיידקים. בנוסף, וחשוב מכך, מאוד מאוד קל לגדל צמחים. כן, גם די קל לגדל חיידקים ושמרים ואפילו תרביות תאים – אבל הרבה יותר קל לגדל צמחים. צמחים אפשר לגדל בשדה או בחממה. הם דורשים אור, מים ומעט חומרי מזון, בעוד שחיידקים, שמרים ובוודאי שתרביות תאים, דורשים אינקובטורים ומכשור מיוחד נוסף, כמו גם שמירה קפדנית על סטריליות. המשמעות היא ששימוש בצמחים יהיה הרבה יותר זול, וזו בשורה מצוינת במיוחד למדינות עולם שלישי.

אז איך החוקרים עשו את זה? ראשית, הם שכפלו את החלק ב-DNA של הנגיף שאחראי על ייצור הקופסית שלו. את מקטע ה-DNA (הגן) הזה הם הכניסו לחיידקים מיוחדים שמסוגלים להעביר DNA לצמחים, ובאמצעות חיידקים אלו, הנושאים את הגן של נגיף הפוליו, הם החדירו את ה-DNA לצמחי טבק. החוקרים הראו שהצמחים ביטאו את הגן של נגיף הפוליו וייצרו חלבונים שהתחברו יחד ויצרו קופסית שלמה של הנגיף. המשמעות היא שהצמחים ייצרו "גופיפים דמויי נגיף", כפי שהחוקרים קראו להם (Virus like particles – VLP). למעשה מדובר ב"גלמים", קליפות ריקות, היות שחלקיקים אלו חסרים את המטען הגנטי של הנגיף ואת החלבונים הנחוצים לשכפולו. הם אינם מסוגלים להתרבות ואין להם כל דרך לגרום למחלה.

אבל האם החלקיקים מסוגלים לייצר חסינות? החוקרים בדקו זאת על ידי הזרקתם כחיסון לחיות מעבדה, ונראה שהחיות אכן פיתחו תגובה חיסונית שמסוגלת לעצור נגיף פוליו תקין. מה שאומר שהדרך סלולה לניסויים בבני אדם.

למה החוקרים בחרו דווקא בפוליו? מחלת הפוליו נמצאת על סף הכחדה מהעולם, ולכן הבחירה בפוליו היא אולי לא הבחירה האסטרטגית הברורה מאליה. עם זאת, מדובר רק בהדגמת היתכנות. פוליו הוא נגיף די פשוט, הן מבחינה מבנית והן מבחינה גנטית, ולכן קל להדגים עליו את העיקרון הזה. אולם, החוקרים טוענים כי הטכנולוגיה תוכל לשמש גם לנגיפים מאתגרים יותר כמו אבולה וזיקה.

ימים יגידו, אך כנראה לא במקרה בחרו החוקרים לציין דווקא את שני הנגיפים האלו, שנפוצים בעיקר במדינות עולם שלישי. הטכנולוגיה הזו תסייע יותר מכל למדינות אלו. ייצור חיסונים במערכות שמבוססות על חיידקים, שמרים ותרביות תאים הוא מורכב ויקר, ולכן המפעלים שמייצרים אותם הם גדולים ולרוב נמצאים במדינות מפותחות. צמחים הם "מפעלים" קטנים ויעילים בפני עצמם. אך בניגוד למפעלי התרופות – הם לא זקוקים לחשמל ולא מעסיקים פועלים רבים מתעשיות עתירות ידע. ניתן לדמיין עתיד שבו צמחים מייצרי חיסונים יפותחו במערב, אך יגודלו באזורים מרוחקים, ובתהליך פשוט יחסית יופק מהם חיסון בו במקום, ובכך יחסך הצורך בשרשרת העברה מקוררת, בהובלה בים או באוויר, ובייצור יקר במפעל במדינה אחרת.

בשנים האחרונות אנו "זוכים" לשמוע יותר השמצות ומידע מוטעה בתקשורת וברשתות החברתיות על שתי טכנולוגיות ספציפיות – חיסונים וגידולים מהונדסים גנטית. סקר של מכון פיו מ-2015 מצא שקיים פער אדיר בין מה שמדענים חושבים על הטכנולוגיות האלו, לבין מה שהציבור הרחב חושב עליהן. 86 אחוז מהמדענים חשבו שיש לחייב חיסוני ילדות, לעומת 68 אחוז בלבד מהציבור, והפער עוד יותר גדול בגידולים מהונדסים גנטית – 88 אחוז לעומת 37 אחוז. מדובר בשתי טכנולוגיות חשובות מאוד שיכולות להועיל לאנושות במידה רבה. לכן אין זה מפתיע שמדענים ישאפו לשלב אותן ולנצל את היתרונות של כל טכנולוגיה כדי לקבל תוצר חכם ויעיל הרבה יותר. במקרה הנוכחי, שילובן של שתי הטכנולוגיות יוכל להציל מליוני אנשים ממוות ומסבל מיותר.

מקורות וקריאה נוספת:

1. אודות מחלת הפוליו – אתר מדעת
2. Marsian, J., Fox, H., Bahar, M. W., Kotecha, A., Fry, E. E., Stuart, D. I., … & Lomonossoff, G. P. (2017). Plant-made polio type 3 stabilized VLPs—a candidate synthetic polio vaccine. Nature Communications, 8(1), 245 (תוכן המאמר)
3. מידע נוסף על נגיף הפוליו – וויקיפדיה
4. דיווח באתר JIC
5. דיווח באתר Futurism
6. תוצאות הסקר של מכון פיו