כלנית ים משתמשת ב-CARDIB כדי להילחם בווירוסים – וזה אפילו יותר מוזר ממה שזה נשמע
צף מחוץ לסחף ביצת המלח, הוא בדרך כלל מקנן בתוכו, שושנת הים הכוכבנית (Nematostella vectensis) נראה קצת כמו דיונון מיניאטורי או הפטפודים החייזריים מהם הַגָעָה (2016). מפלצת המחושים הקטנטנה, השקופה הזו, התנודדה על לִגבּוֹל במעמד בסכנת הכחדה במשך עשרות שנים – למרות אוכלוסייה בריאה כיום מְגוּדָל כ"אורגניזם מודל" לניסויי מעבדה.
אבל חוקרים מהאוניברסיטה העברית בירושלים ואוניברסיטת צפון קרולינה בשרלוט גילו משהו מדהים במערכת החיסון של כלנית הים הזו, שעשוי לשנות גם את האופן שבו האנושות מגינה על היצורים האלה וגם את הרפואה המודרנית: N. vectensis מייצר חלבון שלא היה ידוע בעבר, הנקרא "חלבון CARD Inhibitor Binding", אשר מגביר את ההגנה שלו מפני זיהומים ויראליים. החלבון מהווה "מנגנון עתיק יומין", כפי שהגדיר זאת מחבר המחקר טון שרוני ועמיתיו בחדשות שלהם. נְיָרמסלול מקביל ונסתר ארוך באבולוציה של מערכת החיסון שיכול לחולל מהפכה בטיפולים נגד וירוסים.
"בני אדם ושושנות ים שניהם זקוקים להגנה מפני וירוסים, אבל עבודה זו מראה שהאבולוציה יכולה לארגן את ההגנות הללו בדרכים שונות מהותית", הביולוג הניסיוני יהוא מורן, מחברו הראשי של שרוני, מוּסבָּר בהצהרה.
החלבון, שהחוקרים כינו לו CARDIB, דמה באופן שטחי לחלבון אנטי-ויראלי ידוע שנמצא בבני אדם ובמינים אחרים הידועים כ-MAVS, חלבון אנטי-ויראלי של מיטוכונדריאלי. אבל הדמיון נעצר שם.
"כל מה שקשור לקארדיב הציע שהוא צריך לתפקד כמו MAVS", אמרה מורן, "במקום זאת, גילינו שהוא עושה בדיוק את ההפך".
שאיבת הבלמים
כאשר זיהום ויראלי מופיע בבני אדם ובמיני חוליות אחרים, חלבוני MAVS מפעילים את המערכת החיסונית. מולקולות האיתות הללו משרתות מגוון מטרות הגנתיות, כולל זירוז הייצור של ציטוקינים והשראת אפופטוזיס, צורה של מוות תאים מתוכנת המונעת מפתוגנים להשתכפל על ידי הרג מארח תאים נגועים. קארדיב לא עושה דבר מכל זה.
"במקום להפעיל הגנות אנטי-ויראליות", ציינה מורן, "קארדיב בדרך כלל מדכאת אותן".
החוקרים קבעו זאת על ידי יצירת גרסאות מוטציות מותאמות של N. vectensis במעבדה באמצעות כלי עריכת גנים של CRISPR. לאחר מכן הם בדקו את כלניות הים הניסיוניות הללו, שלא היה להן עוד את הגן הדרוש לייצור חלבוני CARDIB, כנגד הגרסה של N. vectensis נמצא בטבע.
"התוצאות היו מנוגדות לחלוטין", אמר שרוני. "למרות ש-CARDIB פועל כבלם על מערכת החיסון בתנאים רגילים, הבלם הזה מתגלה כחיוני ליצירת תגובה אנטי-ויראלית יעילה".
שושנות ים שלא יכלו לייצר CARDIB התבררו כפגיעות הרבה יותר לזיהומים, כך דיווחו החוקרים במחקרם החדש, שפורסם ביוני בכתב העת Nature Ecology & Evolution. לעומת זאת, הם ציינו, אלו המייצרים CARDIB הרגו פחות מהתאים הנגועים שלו באמצעות אפופטוזיס, ככל הנראה בצורה נבונה יותר, והראו "תגובה אנטי-ויראלית איטית יותר אך מתמשכת".
במילים האלמותיות של ה אַחֵרלא פחות חזקה קארדי בי: "אתה חייב להחליף את זה לפעמים."
648 מיליון שנים בהתהוות
מערך שטח של מי שפך לבדיקת ה-CARDIB בשושנת ים. קרדיט: סידני בירץ' / אוניברסיטת צפון קרולינה בשארלוט מערכת החיסון של כלנית הים הכוכבנית מתוארכת לפחות לפני 648 מיליון שנים לתקופת "כדור השלג" הקדמונית, הידועה כקריוגנית. לדברי מורן, שרוני וחבריהם, הממצאים שלהם מאתגרים את התפיסה שפחות או יותר כל החיות על פני כדור הארץ ירשו את אותן הגנות אנטי-ויראליות משותפות מאב קדמון משותף.
כדי להמשיך ולבחון את התועלת האנטי-ויראלית של CARDIB, חוקרי האוניברסיטה העברית שיתפו פעולה עם ביולוגים מאוניברסיטת צפון קרוליינה בשארלוט כדי לבדוק כיצד N. vectensis הצליחה מול קבוצת הביקורת של כלנית ים בעריכת CRISPR בתנאי מערכת אקולוגית בחיים האמיתיים.
המדענים של UNC שרלוט הציבו את היצורים בדגימות של מי שפך ילידים המאוכלסים בדרך כלל על ידי שושנת ים זו בג'ורג'טאון הסמוכה, דרום קרוליינה. נדרשו רק מספר ימים (96 שעות) כדי להבחין עד כמה טוב יותר שרדו ושגשגו כלניות הים המייצרות CARDIB.
"זה הוכיח שהמסלול שגילינו אינו רק תופעת מעבדה", אמרה מורן. "זה ממלא תפקיד מכריע בסיוע לבעלי חיים אלה להתמודד עם האתגרים הוויראליים שהם מתמודדים איתם בטבע."
הממצא פותח את האפשרות שמינים אחרים שלא התגלו עשויים גם הם להתפתח באופן עצמאי מולקולות שונות של מערכת החיסון – עבודה עתידית שעשויה יום אחד לעזור לחוקרים רפואיים למנוע מווירוסים מסוימים להתפוצץ למגיפות קטלניות.