מחקר: גלי אולטראסאונד השמידו נגיפים התוקפים את מערכת הנשימה
חוקרים גילו שניתן להשתמש בגלי אולטרסאונד להשמדת נגיפים – בלי לפגוע בתאים של היצור שהם תוקפים
במחקר חדש מראים החוקרים שגלי אולטרסאונד בתדר גבוה, כלומר גלי קול שרוטטים בקצב מהיר מאוד ואינם נשמעים לאוזן האנושית, מסוגלים לפרק ולהרוס את המבנה של נגיפים התוקפים את מערכת הנשימה, כמו קורונה ושפעת. כך הגלים משמידים את הנגיפים ומונעים מהם להדביק תאים בהצלחה. הממצא הזה סולל את הדרך לשימוש עתידי בגלי אולטרסאונד, שיטה שאנחנו מכירים מבדיקות רפואיות שגרתיות, כבסיס לטיפול חדשני נגד נגיפים. היתרון הגדול בטיפול כזה הוא שהוא לא מסתמך על חומרים רעילים, שעלולים להזיק גם לתאי הגוף, ולא על תרופות ביולוגיות שמיוצרות מחלבונים או מתאים חיים: מדובר בתרופה פיזיקלית, שיכולה להפחית משמעותית את תופעות הלוואי הנלוות לטיפול במחלה.
שימוש חדש בטכנולוגיה מוכרת
נגיפים הם אתגר עצום לבריאות הציבור, בין היתר משום שהחומר התורשתי שלהם משתנה במהירות. קצב המוטציות, השינויים הגנטיים, המהיר שלהם מאפשר להם להשתנות במהירות, ולהפוך לגרסאות חדשות של עצמם, וכך לפתח עמידות לתרופות ולחמוק מחיסונים. במקביל לפתרונות ביולוגיים, כמו חיסונים או תרופות, מדענים בוחנים גם התערבויות פיזיקליות נגד נגיפים. שיטות פיזיקליות מוכרות להשמדת נגיפים, כמו קרינה על-סגולה או שימוש בגלי אולטרסאונד איטיים בתדר נמוך, משמשות כיום בעיקר לחיטוי משטחים במעבדות. הסיבה לכך היא שהם מזיקים לא רק לנגיפים – קרינה על-סגולה פוגעת בעור ועלולה לגרום לסרטן, ואולטרסאונד בתדר נמוך פועל במנגנון של קוויטציה (בעברית מִיעוּר), תהליך שבו נוצרות בתוך נוזל בועיות זעירות שקורסות באבחה אחת. קריסת הבועיות יוצרת חום, נזק סביבתי וחלקיקים כימיים הרסניים שנקראים רדיקלים חופשיים, ולכן התהליך אינו בטוח לשימוש בתוך תאים ורקמות של גוף חי.
הכתבה פורסמה במקור באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי
כדי לבחון אלטרנטיבה בטוחה יותר, ניסו החוקרים לבדוק אם אולטרסאונד רפואי שגרתי, בתדרים של 3 עד 20 מגה-הרץ, כלומר 3 עד 20 מיליוני תנודות בשנייה, יכול לפגוע בנגיפים בלי שיווצרו אותן בועיות הרסניות. במחקר, שפורסם בכתב העת Scientific Reports, החוקרים חשפו תמיסות שבהן נגיפים צפים לגלי אולטרסאונד באמצעות ציוד רפואי סטנדרטי המשמש בבתי חולים ובמרפאות. הם בחנו נגיפי שפעת וכן מספר גרסאות של נגיף הקורונה, החל מהזן המקורי וכלה בווריאנטים כמו גמא ודלתא. לאחר מכן הם בדקו את מצב הנגיפים באמצעות מיקרוסקופים רבי-עוצמה המאפשרים לצפות בחלקיקים בסדר גודל של ננומטרים – מיליארדיות המטר. בנוסף הם בדקו את יכולתם של הנגיפים להדביק תאים בתרבית במעבדה.
לפגוע במעטפת
התוצאות הראו בבירור כי גלי האולטרסאונד פגעו אנושות בשלמות המבנית של הנגיפים בתוך התאים המארחים. החשיפה לגלי הקול גרמה למעטפת של הנגיפים, השכבה החיצונית שמגינה עליהם, לקרוס, להתעוות ולהתפרק. התופעה תועדה במיקרוסקופ וזכתה לכינוי “אפקט פופקורן”. כתוצאה מההרס הפיזי, יכולתם של נגיפי הקורונה להדביק תאים צנחה באופן דרמטי, והכמות הכוללת של הנגיפים שנמדדה בתאים, מדד שמכונה העומס הנגיפי, ירדה במידה משמעותית. התגלית המרכזית במחקר נוגעת למנגנון הפעולה של גלי הקול: החוקרים הוכיחו שההרס לא נגרם מחימום הנוזל או משינוי רמת החומציות שלו; גלי הקול פגעו בנגיפים באמצעות תהודה מכנית בלבד, תופעה שידועה בשם רזוננס. בדומה לזמרת אופרה שמסוגלת לנפץ כוס זכוכית כשהיא שרה בתדר האופייני של הכוס, תדרי האולטרסאונד יצרו רטט מחזורי שהלך והתחזק בתוך מעטפת הנגיף עד שהיא פשוט קרסה, בלי להשפיע כלל על התאים של הגוף המארח – היצור שהנגיפים תקפו.
לממצאים אלו עשויות להיות השלכות קליניות מרחיקות לכת, במיוחד נגד מגפות נגיפיות עתידיות. החוקרים גילו שגלי האולטרסאונד אומנם השפיעו על כל זני הקורונה שנבדקו, אך גרסאות שונות של הנגיף הציגו עמידות מעט שונה מזו של הזן המקורי. הנתון הזה מעיד על כך שהשינויים הקלים במבנה הנגיף עשויים לדרוש התאמה ספציפית של תדרי הקול. עם זאת, מכיוון שהשיטה מתבססת על המבנה ההנדסי של הנגיף ולא על ההרכב הגנטי והחלבונים שלו, שנוטים להשתנות תדיר, היא מספקת גישה שעשויה להישאר יעילה גם נגד וריאנטים חדשים.
יתרון אפשרי נוסף של השיטה הוא היכולת לשלב בעתיד טיפול באולטרסאונד עם תרופות, כדי להחליש את הנגיף ולהקל על מערכת החיסון להשמידו. לצד זאת, כל הניסויים נערכו עד כה בתנאי מעבדה ומחוץ לגוף החי. כדי להפוך את התגלית לטיפול של ממש שאפשר יהיה ליישם על בני אדם, נדרשים מחקרי המשך על בעלי חיים, שיוכיחו שאפשר להשתמש באולטרסאונד באופן בטוח ויעיל לטיפול בנגיפים בתוך רקמות הגוף.