שני מפתחות

מדעני מכון ויצמן גילו מערכת אבטחה ביולוגית כפולה, המאפשרת שימוש בנשק חיסוני חזק רק כאשר באמת יש בו צורך.

במערכות שלהפעלתן עשויה להיות משמעות גורלית (כלכלית, ביטחונית או מדינית), מותקן מנעול כפול, שלצורך הפעלתו יש צורך בשני מפתחות שונים, המוחזקים בידיהם של שני אנשים שונים. מתברר שגם תאים חיים משתמשים בשיטת אבטחה דומה, כדי להימנע משימוש שגוי בכלי נשק חזקים. מחקר חדש של מדעני מכון ויצמן למדע מראה כיצד פועלת השיטה הזאת כשמדובר באחד מכלי הנשק החזקים של המערכת החיסונית.

האינטרפרונים, מולקולות איתות ייחודיות, שהתגלו לפני 50 שנה, הם הקו ההגנה הראשון של הגוף כנגד מתקפת נגיפים. הם נוצרים בתאים שנחשפים לנגיפים פולשים, ומשם הם מתפזרים ומזעיקים תאים אחרים למלחמת מגן כנגד הנגיפים התוקפים. עד כה זוהו שלוש משפחות עיקריות של אינטרפרונים, הקרויות לפי האותיות היווניות אלפא, בתא וגאמא. האינטרפרונים ממשפחות אלפא ובתא דומים מאוד זה לזה. הם נקשרים לאותו קולטן המוצג על קרום התא, והדרך שבה הם משפיעים על המערכת, דומה. אינטרפרון גאמא שונה מהשניים האלה בכמה מובנים. הוא נקשר לקולטן ייחודי על קרומי התאים, ובנוסף לפעילותו במלחמה בנגיפים, הוא מעורב במספר פעילויות חיוניות של המערכת החיסונית, לרבות תהליכים שמאפשרים עיצוב וייצור של נוגדנים שמותאמים במדויק לאויבים ייחודיים, והפעלת תאים חיסוניים מסוימים שמעכלים ומשמידים גורמי מחלות.

אבל באחרונה התברר שהאינטרפרון גאמא, לעיתים קרובות, אינו פועל לבדו. קבוצת מחקר של מדענים ממכון ויצמן למדע, שבראשה עמד פרופ' מנחם רובינשטיין מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית, והשתתפו בה ד"ר ולדימיר חורגין, ד"ר דניאלה נוביק, וד"ר אריאל ורמן, מאותה מחלקה, יחד עם פרופ' צ'רלס דינרלו מאוניברסיטת קולורדו, מצאה שכדי שהאינטרפרון גאמא יפעל את פעולתו, הוא נזקק לנוכחותה של מולקולה אחרת, הקרויה אינטרלוקין 1-אלפא. ממצא מפתיע זה פורסם באחרונה בכתב העת המדעי רשומות האקדמיה למדעים של ארה"ב, PNAS.

שיתופי פעולה כאלה בין מולקולות ביולוגיות מתקיימים במקרים רבים בטבע, אבל שיתוף הפעולה בין אינטרפרון גאמא ואינטרלוקין 1-אלפא הפתיע את המדענים: על אף העובדה ששתי המולקולות האלה נוצרות בשתי מערכות עצמאיות, הן מתאימות זו לזו כמו שני חצאי מפתח: אינטרלוקין 1-אלפא אינו משפיע על האינטרפרונים אלפא או בתא, ומגלה "נאמנות" לאינטרפרון גאמא, שנראה כי הוא מחזיר לו מידה כנגד מידה של בלעדיות. פרופ' רובינשטיין אומר שייתכן כי הקשר בין שתי המולקולות לא התגלה עד כה, מכיוון שהתאים שמייצרים אינטרפרון גאמא ייצרו גם אינטרלוקין 1-אלפא, ל"צריכה עצמית".

למעשה, כשאינטרפרון גאמא ואינטרלוקין 1-אלפא משתפים פעולה, הם יוצרים סינרגיה, כלומר, השפעתם המשותפת גדולה מסך השפעותיהם כבודדים. יחד הם מצליחים להפעיל כ-500 גנים, כולל אלה שגורמים לחום וכאבי שרירים שהם תסמינים של מחלות נגיפיות, דוגמת שפעת. פעילות זו היא נשק חזק, בעל השפעות לוואי משמעותיות, שמוטב להפעילו רק כשבאמת אין ברירה אחרת. פרופ' רובינשטיין סבור כי זו הסיבה שהגוף פיתח את שיטת "שני המפתחות" שמחייבת את האינטרפרון גאמא לשיתוף פעולה עם גורם נוסף – אינטרלוקין 1-אלפא – לפני שהוא יוצא לפעולה שמלווה בהשפעות לוואי משמעותיות.