נגיפים

השיעור עוסק בחלקיקים ביולוגיים זעירים שאינם תאים, אך מסוגלים לגרום למחלות באדם. הרעיון המרכזי הוא שהם טפילים תוך־תאיים מוחלטים: הם אינם מתרבים בכוחות עצמם, אלא רק לאחר שחדרו לתא חי ושיעבדו את מנגנוניו. לכן הבנת המבנה, ההיצמדות לתא ומחזור ההתרבות היא הבסיס להבנת מחלות נגיפיות ודרכי טיפול ומניעה.

מאפייני הנגיף ומבנהו

נגיף הוא טפיל תוך־תאי מוחלט: הוא מתרבה רק בתוך תא מאכסן — תא חי שהנגיף נקשר אליו, חודר אליו ומשתמש במנגנוניו התאיים. מחוץ לתא, הנגיף אינו מקיים חילוף חומרים עצמאי, אינו מפיק אנרגיה ואינו בונה חלבונים בעצמו.

החומר התורשתי של הנגיף הוא DNA או RNA, אך לא שניהם יחד באותו חלקיק. את החומר התורשתי עוטפת מעטפת חלבונית בשם קפסיד. הקפסיד מגן על החומר התורשתי ומכיל לעיתים חלבונים המסייעים בזיהוי התא המאכסן ובחדירה אליו. בנגיפים אחדים קיימת גם מעטפה שומנית שמקורה בקרום התא המאכסן, ובחלקם נמצאים בתוך הקפסיד אנזימים ייחודיים הדרושים להתרבות.

מאפיין חשוב לבגרות: נגיפים אינם מתרבים על מצע מזון. גם מצע עשיר בסוכרים ובחומצות אמינו לא יאפשר את התרבותם, משום שהם זקוקים למנגנוני התא החי: ריבוזומים, אנזימים, נוקלאוטידים, חומצות אמינו ומקורות אנרגיה.

מחזור ההתרבות בתא המאכסן

מחזור ההתרבות של נגיף מתרחש בתוך תא מאכסן חי בלבד. בתהליך זה הנגיף מכווין את התא לייצר רכיבי נגיף חדשים, והתא עצמו נפגע לעיתים כתוצאה מכך.

• היצמדות: חלבוני הנגיף נקשרים אל קולטנים ייחודיים בקרום התא המאכסן. הקישור הוא ספציפי, בדומה להתאמה של מפתח למנעול, ולכן נגיף מסוים מדביק רק תאים בעלי קולטן מתאים.
• חדירה: הנגיף כולו או רק החומר התורשתי שלו נכנסים אל הציטופלזמה של התא.
• שכפול וביטוי של החומר התורשתי: התא משועבד לייצור עותקים של החומר התורשתי הנגיפי ושל חלבונים נגיפיים. שלב זה מתבצע באמצעות מנגנוני התא, כגון ריבוזומים ואנזימים.
• הרכבה: עותקי החומר התורשתי והחלבונים הנגיפיים מתארגנים לחלקיקי נגיף שלמים.
• שחרור: הנגיפים החדשים יוצאים מן התא. השחרור יכול להתרחש בהתפרקות התא או בהנצה דרך קרום התא, ולאחר מכן הנגיפים יכולים להדביק תאים נוספים.

נגיף ה־HIV כדוגמה לנגיף RNA

נגיף ה־HIV גורם למחלת האיידס. הוא נגיף RNA ממשפחת הרטרו־וירוסים, כלומר נגיף שהחומר התורשתי שלו הוא RNA, ובמהלך התרבותו נוצר DNA על פי תבנית ה־RNA.

הנגיף תוקף בעיקר תאי דם לבנים מסוג לימפוציטים, ובמיוחד תאי T מסייעים. הספציפיות שלו נובעת מהתאמה בין חלבוני מעטפת הנגיף לבין קולטן בשם CD4 הנמצא על קרום תאים אלה. ללא הקולטן המתאים, הנגיף אינו יכול להיקשר לתא ולהדביק אותו.

בתוך הקפסיד של HIV נמצאים אנזימים ייחודיים החיוניים להתרבותו:

• מתעתק הפוך (Reverse Transcriptase, RT): בונה מולקולת DNA על פי תבנית ה־RNA הנגיפי.
• אינטגראז: מאפשר את השתלבות ה־DNA הנגיפי ב־DNA של התא המאכסן.
• פרוטיאז: חותך חלבונים נגיפיים ראשוניים לצורתם הפעילה בזמן הרכבת נגיפים חדשים.

נוכחות האנזימים הללו מאפשרת לנגיף לבצע שלבים שאינם חלק מהפעילות הרגילה של התא, ולכן הם משמשים יעדים מרכזיים לתרופות נוגדות נגיפים.

הבדלים בין נגיפים לחיידקים

בבחינת הבגרות נדרשת הבחנה ברורה בין נגיפים לחיידקים. חיידק הוא תא פרוקריוטי שלם: יש לו קרום, ציטופלזמה, ריבוזומים וחומר תורשתי, והוא מתרבה באופן עצמאי בחלוקת תא. נגיף אינו תא: אין לו דופן תא, אין ריבוזומים ואין מנגנון עצמאי לשכפול.

הבדל זה מסביר גם את ההבדל בטיפול. אנטיביוטיקה פוגעת במנגנונים ייחודיים לחיידקים, כגון בניית דופן התא או פעילות ריבוזומים חיידקיים. מכיוון שלנגיפים אין דופן תא ואין ריבוזומים משלהם, אנטיביוטיקה אינה יעילה נגדם. לכן תרופות כמו פניצילין אינן פוגעות בנגיפים ואינן מפחיתות את התרבותם.

תרופות נוגדות נגיפים פועלות בדרך אחרת: הן מעכבות שלבים ייחודיים במחזור ההתרבות הנגיפי. לדוגמה, בטיפול ב־HIV אפשר לעכב את מתעתק הפוך, את האינטגראז או את הפרוטיאז. הטיפול בנגיפים קשה מכמה סיבות: הנגיף משתמש במנגנוני התא המאכסן ולכן פגיעה בו עלולה לפגוע גם בתא; נגיפים רבים, במיוחד נגיפי RNA, עוברים מוטציות בתדירות גבוהה ועלולים לפתח עמידות לתרופות; ונגיף יכול להימצא במצב רדום, שבו החומר התורשתי שלו משולב בתא ואינו משתכפל, ולכן תרופות רבות אינן משפיעות עליו בשלב זה.

חיסון פעיל וחיסון סביל

מניעה של מחלות נגיפיות מתבססת לעיתים קרובות על מערכת החיסון. חיסון פעיל הוא הכנסת אנטיגן נגיפי לגוף, למשל נגיף מומת, נגיף מוחלש או רכיב חלבוני של הנגיף. האנטיגן גורם לגוף לייצר תגובה חיסונית עצמית, הכוללת יצירת נוגדנים ותאי זיכרון. ההגנה המתקבלת היא ארוכת טווח, משום שבמפגש חוזר עם הנגיף התגובה החיסונית מהירה וחזקה יותר.

חיסון סביל הוא מתן נוגדנים מוכנים שנוצרו מחוץ לגוף. חיסון כזה מעניק הגנה מיידית, אך היא קצרת טווח, משום שהגוף עצמו אינו מייצר תאי זיכרון והנוגדנים שהוזרקו מתפרקים בהדרגה.