תכנות מחדש של מערכת החיסון: גילוי מולקולות קטנות פותח גישה חדשה למלחמה במחלות

חוקרים זיהו סטרואידים ומולקולות קטנות אחרות שיכולות להגביר את התגובות החיסוניות על ידי אימון תאי חיסון מולדים, המציעים אפשרויות חדשות לטיפול במחלות ושיפור החיסון.

חיסונים מספקים הגנה מהשורה הראשונה נגד וירוסים מסוכנים, מאמנים תאי חיסון אדפטיביים לזהות ולהילחם בפתוגנים ספציפיים.

אבל לתאי חיסון מולדים – המגיבים הראשונים לכל פולש גופני – אין זיכרון ספציפי כזה לטווח ארוך. ובכל זאת, מדענים גילו שהם יכולים לתכנת מחדש את התאים הללו כך שיהיו אפילו טובים יותר בעבודתם, ועלולים להילחם בנגעים עונתיים כמו הצטננות או אפילו מחלות ויראליות חדשות שעדיין לא פותחו להן חיסונים.

א אוניברסיטת שיקגו צוות בית הספר להנדסה מולקולרית של פריצקר (PME) מצא מספר מועמדים למולקולות קטנות המעוררות חסינות מאומנת זו ללא תופעות הלוואי הפוטנציאליות של שיטות אחרות.

בטוויסט, הם מצאו שכמה מהמועמדים המובילים היו סטרואידים, סוג של תרופות שידוע כמדכא את המערכת החיסונית, לא מחזק אותה.

"זה פתח קו חדש לגמרי של מחקר במעבדה שלנו", אמר פרופ' אהרון אסר-קאהן, שהוביל את המחקר עם הסטודנטית לתואר שני ריילי נייט. "רבות מהמולקולות שמצאנו כבר מאושרות על ידי ה-FDA לטיפולים אחרים, מה שהופך את זה לכיוון טיפולי מבטיח".

המחקר פורסם בכתב העת הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים.

הרעיון של חסינות מאומנת קיים מאז שמדענים גילו שלתינוקות שקיבלו את חיסון ה-BCG – חיסון חי ומוחלש לשחפת – שיעורי תמותה נמוכים בהרבה. בסופו של דבר, מדענים הבינו שהחיסון מציע הגנה לא ספציפית גם מפני זיהומים אחרים, ואף יכול למנוע או לטפל בסרטן.

חסינות מאומנת – חיווט אפיגנטי ומטבולי מחדש של תאי חיסון – נולדה, אך היא לא הייתה נטולת בעיות. מדענים מצאו גם שחסינות מאומנת, אם לא נבדקת, עלולה להוביל גם למחלות אוטו-דלקתיות כמו טרשת עורקים.

סט מפתיע של מועמדים למולקולות קטנות

במעבדת Esser-Kahn, נייט יצא לברר האם כל מולקולה קטנה – תרופות שיכולות לחדור בקלות לתאים – יכולות גם לגרום לחסינות מאומנת. גישה זו תאפשר למדענים להיות ממוקדים וספציפיים יותר באימון, ולעקוף את הצורך בהפעלה חיסונית ראשונית.

בעבודה עם מרכז ההקרנה הסלולרית של UChicago, נייט סקר 2,000 מולקולות קטנות על תאים חיים ובדק את רמת הציטוקינים המיוצרים על ידי תאי החיסון. ציטוקינים הם חלבונים קטנים שכאשר משתחררים מאותתים למערכת החיסון של הגוף לצאת לעבודה.

מה שהצוות מצא הפתיע אותם: 13 מתוך 24 התרכובות המובילות של מולקולות קטנות שייצרו הכי הרבה ציטוקינים היו גלוקוקורטיקואידים, סוג של סטרואידים. הידרוקורטיזון ופרדניזולון, למשל, שייכים לקבוצה זו.

אבל ידוע שסטרואידים אלה מדכאים חלקים מסוימים של המערכת החיסונית, כמו דלקת.

"לא האמנתי בעצמי בהתחלה," אמר נייט. אבל כשהצוות בדק שבעה מהמועמדים המובילים, כולל שני סטרואידים, במודל של עכבר, הם מצאו את אותן תוצאות. לאחר קבלת המולקולות הקטנות, ניתנה לדגמי העכברים זריקה כדי לעורר דלקת. הסטרואידים המולקולה הקטנה גררו פי ארבעה עד שישה יותר ציטוקינים מהרגיל, תוך שהם גם לא עוררו תגובה דלקתית נוספת.

"זה היה ממש בולט לקבל תגובה כה מוגברת", אמר נייט. הצוות גם מצא שהאימון החיסוני הזה תלוי בגליקוליזה, התהליך שבו תא מפרק גלוקוז כדי לייצר אנרגיה.

קו מחקר חדש

הממצאים פתחו כמה כיווני מחקר חדשים במעבדה. חברי הצוות עורכים כעת מחקר כיצד תרכובות אלו יכולות לשפר את התגובה לחיסונים ולמנוע גרורות של סרטן. אחרים עובדים כדי להבין איך הסטרואידים האלה עובדים עם מערכת החיסון, וכיצד ניתן להעביר סטרואידים כאלה ישירות לאזורים ממוקדים בגוף עם ננו-חלקיקים.

"כעת יותר מהכפלנו את התרכובות הידועות שדווחו כמעוררות חסינות מאומנת", אמר אסר-קאהן. "אלה הם כלים פוטנציאליים חדשים בגישה שלנו לטיפול במחלות."

המחקר מומן על ידי הקרן הלאומית למדע וה- המכונים הלאומיים לבריאות.