נגיף הפוליו

נגיף הפוליו (באנגלית: Poliovirus) הוא הנגיף הגורם למחלת שיתוק הילדים (המחלה הידועה בכינויה "פוליו") ואחריה ללקות מסוג שיתוק פוסט-פוליו. זהו נגיף מסוג אנטרו-וירוס (Enterovirus) (אנ') ממשפחת Picornaviridae(אנ'). נגיף הפוליו הוא בעל גנום RNA חד-גדילי קריא (positive sense), וקפסיד איקוסהדרלי בגודל של כ-30 ננומטר, והוא חסר מעטפת. הגנום שלו מורכב מרצף של כ-7,500 נוקליאוטידים. בשל הגנום הקצר שלו ומבנהו הפשוט, נחשב נגיף הפוליו לנגיף המשמעותי הפשוט ביותר. הנגיף בודד לראשונה ב-1909 על ידי קרל לנדשטיינר וארווין פופר. ב-1981 פורסם הגנום של נגיף הפוליו על ידי שתי קבוצות חוקרים שונות. נגיף הפוליו מדביק תאים אנושיים באמצעות קשירה ל-CD155, קולטן דמוי-נוגדן (הידוע גם בשם Poliovirus Receptor, או בקיצור, PVR) על פני התא. האינטראקציה בין הנגיף ל-CD155 עוזרת להתרחשות שינוי קונפורמציה בנגיף החיונית לחדירתו לתא. המנגנון המדויק של חדירת הנגיף לתא המארח אינו מובן עדיין היטב. בעבר הניחו כי חדירת החומר הגנטי של הנגיף אל התא מתבצעת באחת משתי דרכים: על ידי היווצרות נקבובית בקרום התא, דרכה מוחדר ה-RNA אל הציטופלזמה של התא המארח, או על ידי חדירת הנגיף כולו בתהליך של אנדוציטוזה מתוּוכת קולטנים. התגלו ראיות נסיוניות התומכות בהשערה שהנגיף חודר לתא באמצעות אנדוציטוזה, ושמייד לאחר מכן משתחרר ממנו ה-RNA הנגיפי. נגיף הפוליו הוא נגיף RNA חד-גדילי חיובי (בעל גדיל קריא), ולכן הגנום שבתוך החלקיק הנגיפי יכול לשמש כ-RNA שליח ולהיתרגם מיידית על ידי התא המארח. עם כניסת הנגיף לתא, הוא "חוטף" את מנגנון התרגום של התא, ומעכב את סינתזת חלבוני התא לטובת ייצור חלבונים הספציפיים לנגיף. ה-RNA של נגיף הפוליו מתורגם לפוליפפטיד אחד ארוך, המבוקע על ידי פרוטאזות פנימיות לכעשרה חלבונים נגיפיים: 3Dpol,‏ RNA רפליקאז שמטרתו לשכפל את ה-RNA הנגיפי 2Apro ו-3Cpro/3CDpro, פרוטאזות שמטרתן לבקע את הפוליפפטיד הנגיפי. VPg (3B)‎, חלבון קטן הנקשר ל-RNA הנגיפי וחיוני לסינתזה של RNA נגיפי קריא ומול-קריא (anti-sense). 2BC, 2B, 2C, 3AB, 3A, 3B, חלבונים המהווים את הקומפלקס החלבוני הדרוש לשכפול הנגיף VP0, המבוקע בהמשך ל-VP2 ו-VP4,‏ VP1 ו-VP3, החלבונים היוצרים את קפסיד הנגיף תהליך ההרכבה של חלקיקי נגיף חדשים (כלומר, אריזת הגנום הצאצא לתוך קפסיד שיכול לשרוד מחוץ לתא המארח), אינו מובן במלואו. נגיפי פוליו חדשים מורכבים במלואם עוזבים את התא המארח 4 עד 6 שעות לאחר תחילת ההדבקה בתאי יונקים בתרבית. מנגנון שחרור הנגיפים מן התא אף הוא אינו ברור, אך כל תא גוסס יכול לשחרר עד 10,000 חלקיקים נגיפיים (ויריונים). נגיף הפוליו דומה במבנהו לאנטרו-וירוסים אנושיים אחרים (קוקסקי-וירוסים, אקו-וירוסים, ורינו-וירוסים), שגם הם משתמשים במולקולות דמויות נוגדנים על מנת לזהות ולחדור אל תאים מארחים. ניתוח פילוגנטי של רצפי ה-RNA וחלבונים של נגיף הפוליו מצביע על כך שייתכן שהנגיף התפתח ממוטציה בתוך הקפסיד של נגיף קוקסקי A מאשכול C של האנטרו-וירוסים. ישנם שלושה סרוטיפים של נגיף הפוליו: PV1, PV2 ו-PV3. הם שונים זה מזה בחלבון הקפסיד שלהם. חלבוני הקפסיד מגדירים את ספציפיות הקולטן התאי ואת האנטיגניות של הנגיף. PV1 הוא הצורה השכיחה בטבע, אך כל שלוש הצורות מדבקות ביותר. מאז 2016 ניתן למצוא PV1 אך ורק באזורים מסוימים בפקיסטן ואפגניסטן. PV2 הוכרז כנכחד - הוא זוהה בפעם האחרונה באוקטובר 1999 במדינת אוטר פרדש שבהודו. PV3 אף הוא לא זוהה מאז 2012. זנים ספציפיים של כל אחד מן הסרוטיפים משמשים להכנת חיסונים נגד מחלת הפוליו. חיסון פוליו לא-פעיל (IPV) מכינים על ידי אינאקטיבציה באמצעות פורמלין של שלושה זני ייחוס פראיים אלימים. חיסון פוליו דרך-הפה (OPV) מכיל זני נגיפים מוחלשים חיים משלושת הסרוטיפים. יכולתו של נגיף לחדור אל התא (ושם לייצר עוד חלקיקים נגיפיים) היא זו שקובעת עד כמה הוא מדבק. מניחים כי נוכחותו של הקולטן CD155 היא זו שמגדירה אילו רקמות ואילו בעלי חיים יכולים להיות נגועים בנגיף. CD155 נמצא (מחוץ למעבדה) אך ורק בתאים אנושיים ובתאים של פרימטים גבוהים וקופי העולם הישן, ואולם נגיף הפוליו פוגע אך ורק בבני אדם, ואינו מדביק מינים אחרים באופן טבעי. כמו אנטרו-וירוסים אחרים, נגיף הפוליו מועבר באמצעות מחזור צואה-פה - החלקיקים הנגיפיים נבלעים, השכפול הנגיפי מתרחש במערכת העיכול, והנגיף מופץ הלאה דרך הצואה. ב-95% מן המקרים מופיעה רק וירמיה (כמות גבוהה של נגיפים במחזור הדם) ראשונית זמנית והזיהום הנגיפי מוגדר כאסימפטומטי. בכ-5% מן המקרים, הנגיף מתפשט ומשתכפל באתרים אחרים כגון שומן חום, רקמות רטיקולואנדוטליאליות ושרירים. במובנים רבים, שלב ההדבקה הנוירולוגית נחשב להסתעפות מקרית של ההדבקה הנורמלית של מערכת העיכול. המנגנונים האחראים לחדירת הנגיף למערכת העצבים המרכזית אינם מובנים דיים. שלוש השערות שאינן סותרות הוצעו על מנת להסביר את התהליך. כל ההצעות מחייבות וירמיה ראשונית. ההשערה הראשונה צופה כי החלקיקים הנגיפיים עוברים ישירות מן הדם אל מערכת העצבים המרכזית על ידי חציית מחסום דם-מוח, ללא תלות ב-CD155. השערה אחרת מעלה את הרעיון שהחלקיקים הנגיפיים מועברים מרקמות היקפיות שכבר טבלו בדם נגוע אל חוט השדרה במסלולים עצביים באמצעות הובלה אקסונית אל תוך הנוירון. השערה שלישית היא שהנגיף מיובא אל תוך מערכת העצבים המרכזית על ידי מונוציטים או מקרופאגים מזוהמים. הפוליו היא מחלה של מערכת העצבים המרכזית. ואולם, הדעה הרווחת היא ש-CD155 נוכח על פני רוב, או כל התאים האנושיים. לכן, ביטוי הקולטן אינו מסביר מדוע נגיף הפוליו מעדיף להדביק רקמות מסוימות. מכך עולה שהטרופיזם הרקמתי (הנטייה של נגיף להדביק תאים מסוימים ולא אחרים) נקבע לאחר החדירה לתא. מחקר הראה כי תגובה של אינטרפרון מסוג I (ובמיוחד זה של אינטרפרון אלפא ובטא) היא גורם חשוב המגדיר אילו סוגים של תאים תומכים בשכפול נגיף הפוליו. בעכברים המבטאים CD155 (באמצעות הנדסה גנטית), אבל חסרי קולטן אינטרפרון מסוג I, לא רק שנגיף הפוליו משתכפל במגוון רחב של רקמות, אלא שאף ניתן להדביקם בנגיף דרך הפה. נגיף הפוליו משתמש בשני מנגנונים עיקריים כדי להתחמק ממערכת החיסון. ראשית, הוא מסוגל לשרוד בתנאים החומציים ביותר של מערכת העיכול, מה שמאפשר לנגיף להדביק את המארח ולהתפשט בכל הגוף באמצעות מערכת הלימפה. שנית, משום שהוא יכול להשתכפל במהירות רבה, הנגיף מציף את איברי המארח לפני התארגנות התגובה החיסונית. אנשים הנחשפים לנגיף פוליו, אם דרך זיהום ואם על ידי חיסון פוליו, מפתחים חסינות. באנשים מחוסנים, נוגדנים נגד נגיף הפוליו נמצאים בשקדים ומערכת עיכול (במיוחד נוגדני IgA) והם מסוגלים לחסום את שכפול הנגיף; נוגדני IgG ו-IgM יכולים למנוע את התפשטות הנגיף לנוירונים מוטוריים של מערכת העצבים המרכזית. הדבקה בסרוטיפ אחד של נגיף הפוליו אינה מחסנת מהסרוטיפים האחרים, אולם הדבקות משניות באותו האדם הן נדירות ביותר. Bernard Fields (2013). "16. Picornaviridae: The Viruses and Their Replication". In David M. Knipe; Peter M. Howley (eds.). Fields virology. Philadelphia: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins. pp. 453–489. ISBN 978-1-4511-0563-6. Bernard Fields (2013). "17. Enteroviruses: Polioviruses, Coxsackieviruses, Echoviruses, and Newer". In David M. Knipe; Peter M. Howley (eds.). Fields virology. Philadelphia: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins. pp. 490–530. ISBN 978-1-4511-0563-6. S. Jane Flint; Lynn W. Enquist; Vincent R. Racaniello; Anna Marie Skalka (2009). "APPENDIX: Structure, Genome Organization, and Infectious Cycles - Picornaviruses". Principles of Virology, 3rd Edition, Volume I: Molecular Biology. ASM Press. pp. 517–519. ISBN 978-1-55581-479-3. מדיה וקבצים בנושא נגיף הפוליו בוויקישיתוף נגיף הפוליו, באתר האנציקלופדיה של החיים (באנגלית) Racaniello, Vincent R. (2006). "One hundred years of poliovirus pathogenesis". Virology. 344 (1): 9–16. doi:10.1016/j.virol.2005.09.015. ISSN 0042-6822. De Jesus, Nidia H (2007). "Epidemics to eradication: the modern history of poliomyelitis". Virology Journal. 4 (1): 70. doi:10.1186/1743-422X-4-70. ISSN 1743-422X. Matthew Smallman-Raynor (2006). Poliomyelitis: Emergence to Eradication. Oxford University Press. pp. 25–30. ISBN 978-0-19-924474-4. David S. Goodsell (2009). "Viruses: Poliovirus and Rhinovirus". The Machinery of Life. Springer Science & Business Media. pp. 129–132. ISBN 978-0-387-84924-9. Ellen G. Strauss; James H. Strauss (21 בספטמבר 2007). Viruses and Human Disease. Academic Press. pp. 69–. ISBN 978-0-08-055316-0. {{cite book}}: (עזרה) Minor, PD (1996). "Poliovirus biology". Structure. 4 (7): 775–778. doi:10.1016/S0969-2126(96)00084-6. ISSN 0969-2126. Daniel J. Wilson (2009). Polio. ABC-CLIO. pp. 18–20. ISBN 978-0-313-35897-5. Racaniello and Baltimore; Baltimore, D (1981). "Molecular cloning of poliovirus cDNA and determination of the complete nucleotide sequence of the viral genome". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 78 (8): 4887–91. doi:10.1073/pnas.78.8.4887. PMC 320284. PMID 6272282. Kitamura, Naomi; Semler, Bert L.; Rothberg, Paul G.; Larsen, Glenn R.; Adler, Cheryl J.; Dorner, Andrew J.; Emini, Emilio A.; Hanecak, Ronnie; Lee, James J.; van der Werf, Sylvie; Anderson, Carl W.; Wimmer, Eckard (1981). "Primary structure, gene organization and polypeptide expression of poliovirus RNA". Nature. 291 (5816): 547–553. doi:10.1038/291547a0. ISSN 0028-0836. Mendelsohn Cl, Wimmer E, Racaniello VR (1989). "Cellular receptor for poliovirus: molecular cloning, nucleotide sequence, and expression of a new member of the immunoglobin superfamily". Cell. 56 (5): 855–865. doi:10.1016/0092-8674(89)90690-9. PMID 2538245.{{cite journal}}: תחזוקה - ציטוט: multiple names: authors list (link) Brandenburg, Boerries; Lee, Lily Y.; Lakadamyali, Melike; Rust, Michael J.; Zhuang, Xiaowei; Hogle, James M. (2007). "Imaging Poliovirus Entry in Live Cells". PLoS Biology. 5 (7): e183. doi:10.1371/journal.pbio.0050183. ISSN 1544-9173. Flint 2009, p. 518. De Jesus 2007. Goodsell 2009, p. 129. David O. White; Frank Fenner (1994). Medical Virology. Gulf Professional Publishing. p. 385. ISBN 978-0-12-746642-2. Jiang, P.; Faase, J. A. J.; Toyoda, H.; Paul, A.; Wimmer, E.; Gorbalenya, A. E. (2007). "Evidence for emergence of diverse polioviruses from C-cluster coxsackie A viruses and implications for global poliovirus eradication". Proceedings of the National Academy of Sciences. 104 (22): 9457–9462. doi:10.1073/pnas.0700451104. ISSN 0027-8424.