נוגדן המחץ

גישה חישובית עשויה לקדם טיפול לווירוס הקורונה

english

דיווחים

תאריך: 16 מרץ, 2020
מקור: 
Weizmann homepage

עם התפשטות מגפת הקורונה, פרופ' שראל פליישמן וחברי הקבוצה שלו במחלקה למדעים ביומולקולריים עסוקים בחישוב מסלול חדש. באמצעות פלטפורמה ייחודית שפיתחו, הם מבקשים לטפל בבעיית נגיף הקורונה על ידי עיצוב ובדיקה ניסויית של מיליוני "ננו-נוגדנים" – נוגדנים סינתטיים זעירים שהם מקווים שיוכלו להילחם ביעילות בנגיף ה-SARS-CoV-2. ברגע שיתבייתו על הננו-נוגדנים היעילים ביותר, ייתכן שתיסלל הדרך לטיפול המסוגל לעצור את הנגיף הקטלני שכבר גבה את חייהם של אלפים ברחבי העולם.
 

פרופ' פליישמן, ביולוג מבני וחדשן טכנולוגי, מפתח כלים חישוביים המאפשרים פיתוח מהיר וזול יחסית של חלבונים לפי דרישה. עבודתו מתמקדת  בנוגדנים – חלבונים המגנים על הגוף מפני פולשים הגורמים למחלות, כמו נגיפים וחיידקים. במשבר הנוכחי, הוא מתמקד ברכיב מבני מסוים בנגיף הקורונה – חלבון ה״-spike" שאופיין לאחרונה על ידי מדענים מאוניברסיטת טקסס וממלא תפקיד חיוני בתהליך ההדבקה. פרופ' פליישמן וקבוצתו מנסים לעצב נוגדן שייקשר בחוזקה לנקודות תורפה בחלבון ה-spike ויבלום את הזיהום.

 

הפקת לקחים ממלריה

 

הפוטנציאל של גישה חישובית זו מודגם על ידי פריצת דרך שהושגה לאחרונה במעבדת פליישמן נגד רוצח זיהומי אחר: הטפיל Plasmodium falciparum הגורם למלריה.

מעבדתו של פרופ' פליישמן פיתחה שיטה שמאפשרת לעצב מודלים מבוססי-מחשב של חלבונים, כולל נוגדנים שאינם קיימים בטבע ויש להם תכונות מעולות. הכלים, אשר זמינים באופן מקוון ונעשה בהם שימוש על ידי מעבדות ברחבי העולם, מיישמים את האופן שבו חלבונים מאמצים את המבנה התלת-ממדי שלהם ומתפקדים. כלים אלה גם חוזים כיצד מוטציות מסוימות עשויות להשפיע על מאפייני החלבון ברמת האטום.

 

לפני שנתיים, אלגוריתם שיצרה ד"ר עדי גולדנצוייג – אז סטודנטית לתואר שלישי במעבדת פליישמן – הביא לעיצוב של חיסון אפקטיבי נגד מלריה. לא רק שהחלבונים המעוצבים עוררו תגובה חיסונית מגוננת שעצרה את הזיהום שיצר טפיל המלריה, הם גם היו חסכוניים לייצור ונשארו יציבים בטמפרטורות גבוהות במיוחד – יתרונות משמעותיים בחיסון המיועד בעיקר לאוכלוסיות מעוטות יכולת שמתגוררות באקלים טרופי. בעקבות בדיקות מעבדה מוצלחות שנעשו על ידי עמיתיו של פרופ' פליישמן בבריטניה, מקווים כעת החוקרים שחלבונים חדשים אלה יעמדו גם במבחני שדה ויסייעו לפיתוח של  חיסון קליני.

 

עם זאת, נוגדנים שמעוצבים בצורה מושלמת לחסום את נגיף הקורונה לא יהיו קלים לפיתוח. הסיבה לכך היא שמבני חלבון ה-spike המעורבים והמניעים זיהום מוגנים על ידי מבנים מורכבים במיוחד המכונים גליקנים. כדי לפרוץ את השריון הגליקני, פרופ' פליישמן מתכננן להרחיב משמעותית את הפרוטוקול החישובי שכבר נוסה בקנה מידה קטן במעבדתו.

 

צוות המחקר, הכולל את הדוקטורנט לוקאס קראוס והפוסט-דוקטורנטיות רוית נצר ועדי גולדנצוייג, ממנף את ערכת הכלים שלהם כדי לעצב מיליוני נוגדנים בחיפוש אחר אלה בעלי הפוטנציאל המיטבי להיקשר בהצלחה לאחת או יותר מנקודות התורפה של נגיף הקורונה. לאחר מכן, המעבדה תייצר את מיליוני הנוגדנים המעוצבים הללו – אתגר לא קטן לכשעצמו שהתאפשר באמצעות שיטות חדשות שפותחו לאחרונה במעבדה – ואז, לברור את המועמדים המובילים מבין הנוגדנים המעוצבים.

 

"המועמדים הסופיים" ייבדקו ביכולתם לנטרל דגימות נגועות בנגיף הקורונה – דבר העשוי לסלול את הדרך אל פיתוח עתידי של  טיפול וחיסון.

 

Prof. Sarel-Jacob Fleishman is the Head of the Dr. Barry Sherman Institute for Medicinal Chemistry. He is supported by the Yeda-Sela Center for Basic Research, the Schwartz/Reisman Collaborative Science Program, Edmond de Rothschild Foundations, the Henri Gutwirth Fund for Research, Sam (Ousher) Switzer & Children, Dianne and Irving Kipnes Foundation, Carolyn Hewitt and Anne Christopoulos, in Memory of Sam Switzer, Darlene Switzer-Foster and Bill Foster, Susan and Michael Stern, Stanley and Ellen Magidson, and the European Research Council.