הגברה תלוית נוגדנים

הגברה תלויית נוגדנים (באנגלית: Antibody-dependent enhancement, ובראשי תיבות: ADE), המכונה לעיתים הגברה חיסונית או הגברת מחלות, היא תופעה שבה קישור של נגיף לנוגדנים תת-אופטימליים משפר את כניסתו לתאים המארחים ולאחר מכן את שכפולו. הנוגדנים הלא אופטימליים יכולים לנבוע מהידבקות טבעית בנגיף או מחיסון. ADE עלול לגרום להחמרה במחלות נשימתיות ולפגיעה ריאתית חריפה לאחר זיהום בנגיף הנשימה (ERD) עם תסמינים של חדירה מונוציטית ועודף של אאוזינופילים בדרכי הנשימה. ADE, עם מנגנונים תלויי תאי עזר מסוג 2 T, עשוי לתרום להגברה של מחלות הקשורות לחיסון (VADE) במחלות נשימתיות ובמספר מחלות נוספות. חלק מהחיסונים בפיתוח שהתמקדו בנגיף הקורונה, בנגיף ה-RSV ובנגיף הדנגי גרמו ל-VADE, והופסק פיתוחם, או שאושרו לשימוש רק בחולים שהיו להם וירוסים אלו בעבר.

תיאור טכני 
נוגדנים אנטי-ויראליים מקדמים זיהום ויראלי של תאי המטרה של מערכת החיסון על ידי ניצול ה- FcγR הפגוציטי או מערכת המשלים לאחר אינטראקציה עם הנגיף, הנוגדנים נקשרים לקולטני Fc (FcR) המתבטאים בתאי חיסון מסוימים או בחלק מחלבוני המשלים. FcγR קושר נוגדן באמצעות אזור ה-Fragment crystallizable region בנוגדן (Fc). בדרך כלל תהליך הפגוציטוזה מלווה בהתדרדרות הנגיף, אולם אם הנגיף אינו מנוטרל (עקב קישור זיקה נמוך או התמקדות באפיטופ שאינו מנטרל), קשירת נוגדנים עלולה לגרום להימלטות וירוסים ולזיהום מוגבר. לפיכך, פגוציטוזיס יכול לגרום לשכפול ויראלי ולמות תאי החיסון. הנגיף "מטעה" את תהליך הפגוציטוזה של תאי החיסון ומשתמש בנוגדני המארח כסוס טרויאני. ADE עשוי להתרחש בגלל המאפיין הלא-מנטרל של הנוגדן, הקושר אפיטופים ויראליים נוספים בנוסף לאלה המעורבים בחיבור ובכניסה לתא המארח. ADE עשוי לקרות גם מכיוון שהנוגדנים נמצאים בריכוזים של תת-נטרול (מניבים תפוסות מתחת לסף הניטרול לגבי אפיטופים ויראליים). בנוסף ADE יכול להיגרם כאשר עוצמת האינטראקציה של נוגדן-אנטיגן נמצאת מתחת לסף מסוים. תופעה זו עלולה להוביל הן ליכולת הדבקה מוגברת של וירוסים והן לווירולנטיות (אלימות) מוגברת. הנגיפים שעלולים לגרום ל-ADE חולקים לעיתים קרובות תכונות נפוצות כגון גיוון אנטיגני, יכולות שכפול והתבססות בתאי החיסון. ADE יכול להתרחש במהלך התפתחות זיהום ויראלי ראשוני או משני, כמו גם לאחר חיסון וזיהום ויראלי לאחר מכן. הוא נצפה בעיקר בהדבקה בנגיפי RNA חיוביים ביניהם Flaviviruses כגון וירוס דנגי, וירוס קדחת צהובה, נגיף זיקה, קורונה, כולל אלפא ו-betacoronaviruses, וכן Orthomyxoviruses כגון שפעת, רטרו-וירוס כגון HIV, ו-Orthopneumoviruses כגון RSV.  

המנגנון הכולל פגוציטוזה של תשלובות חיסוניות באמצעות קולטן FcγRII / CD32 מובן טוב יותר בהשוואה למסלול הקולטן המשלים. תאים המבטאים קולטן זה מיוצגים על ידי מונוציטים, מקרופאגים, קטגוריות מסוימות של תאים דנדריטים ותאי B. מנגנון ADE מתווך בעיקר על ידי נוגדני IgG, אולם IgM יחד עם IgA הוכחו גם הם כגורמי ADE.

נגיף קורונה

COVID-19 
ADE היווה מקור לדאגה בשלבים קליניים מאוחרים של פיתוח חיסונים נגד מחלת נגיף קורונה 2019.

תופעת ADE נצפתה במחקרים בבעלי חיים במהלך פיתוח חיסונים לקורונה, אך נכון ל-14 בדצמבר 2020 לא נצפו מקרים בניסויים בבני אדם. "ADE מהווה אפשרות תאורטית בחיסון ל-COVID-19, אך ניסויים קליניים באנשים עד כה לא הראו שלמשתתפים שקיבלו את החיסון יש שיעור מחלות קשות יותר בהשוואה למשתתפים שלא קיבלו את החיסון". החמרה בהדבקה שנייה היא עדות לפעולתו של מנגנון ADE, ועל כן, מכיוון שהדבקה שנייה ב-SARS-CoV-2 לא לוותה בתופעות לוואי חמורות יותר מכפי שהיה בהדבקה ראשונה, הדבר שולל, לפי מצב הידע הנוכחי, את ההנחה שמנגנון ADE פועל בעת הידבקות בנגיף ה-SARS-CoV-2.

שפעת 
קבלה מוקדמת של חיסון TIV 2008–09 (חיסון נגד שפעת טריוולנטית) הייתה קשורה לסיכון מוגבר למחלות pH1N1 רפואיות במהלך אביב-קיץ 2009 בקנדה. לא ניתן לשלול הטיה (בקבלת המידע או בבחירתו), או שגיאה. יש צורך בהערכה ניסיונית ואפידמיולוגית נוספת. נשקלים מנגנונים ביולוגיים אפשריים והשלכות אימונו-אפידמיולוגיות.

זיהום טבעי וחיסון מוחלש מעוררים נוגדנים המשפרים את עדכון הנגיף ההומולוגי ונגיף H1N1 שבודד מספר שנים מאוחר יותר, מה שמדגים כי וירוס שפעת A גורם להגברת זיהומים תלוית נוגדנים.

ADE נחשד בזיהומים בהקשר לתת סוג וירוס שפעת A H7N9, אך הידע בנושא מוגבל.

דנגי 
הדוגמה הידועה ביותר של ADE מתרחשת בהקשר לקדחת דנגי. וירוס דנגי הוא נגיף RNA חד-גדילי ממשפחת הפלאוויווירידה. הנגיף גורם למחלות בדרגות חומרה שונות בבני אדם, החל מקדחת דנגי (DF), המוגבלת בדרך כלל בעוצמתה ותוצאותיה, ועד קדחת דנגי דימומית ותסמונת הלם דנגי, אשר אחת מהן עלולה לסכן חיים. ההערכה היא שכ-390 מיליון אנשים לוקים בדנגי מדי שנה.

ADE עשוי להתרחש כאשר אדם שנדבק בעבר בסרוטיפ (Serotype) אחד נדבק חודשים או שנים לאחר מכן בסרוטיפ אחר, ומייצר וירמיה (Viremia, נוכחות של הווירוס בזרם הדם) גבוהה יותר מאשר בזיהומים ראשונים. בהתאם לכך, בעוד שזיהומים ראשוניים (ראשונים) גורמים בעיקר למחלות קלות (קדחת דנגי) אצל ילדים, סביר להניח כי הדבקה חוזרת קשורה לקדחת דנגי דימומית או לתסמונת הלם דנגי הן בקרב ילדים והן מבוגרים - מצב קליני חמור יותר.

קדחת דנגי כוללת ארבעה סרוטיפים שונים מבחינה אנטיגנית (וירוס דנגי 1–4). בשנת 2013 דווח על סרוטיפ חמישי. זיהום גורם לייצור נוגדני אימונוגלובולין G (IgG) הומוטיפיים המספקים חסינות לכל החיים כנגד הסרוטיפ המדבק. הדבקה בנגיף דנגי מייצרת גם מידה מסוימת של חסינות צולבת נגד שלושת הסרוטיפים האחרים. נטרול נוגדני IgG הטרוטיפיים (צולבים-תגובתיים) אחראים לחסינות צולבת זו, הנמשכת בדרך כלל לתקופה של חודשים עד כמה שנים. כילים הטרוטיפיים אלה יורדים לאורך תקופות זמן ארוכות (4 עד 20 שנים). בעוד שכילים הטרוטיפיים פוחתים, כילים של נוגדני IgG הומוטיפיים גדלים לאורך תקופות זמן ממושכות. תופעה זו יכולה לנבוע מהישרדות מועדפת של תאי B בעלי זיכרון ארוכי חיים, המייצרים נוגדנים הומוטיפיים.

בנוסף לנטרול נוגדנים הטרוטיפיים, זיהום יכול להביא לייצור נוגדנים הטרוטיפיים המנטרלים את הנגיף באופן חלקי או כלל לא. ייצור נוגדנים צולבים ללא נטרול עלול לאפשר זיהומים משניים חמורים. על ידי התחברות לנגיף אך ללא נטרולו, נוגדנים אלה גורמים לו להתנהג כ"סוס טרויאני" כשהוא מועבר לאיבר הלא נכון בתאים דנדריטים שבלעו את הנגיף לשם השמדתו. כשהנגיף נכנס לתא הדם הלבן, הנגיף משתכפל כשהוא לא מזוהה, ובסופו של דבר מביא לכילי (ערכי) וירוסים גבוהים ולמחלה קשה.

מחקר שנערך על ידי Modhiran et al ניסה להסביר כיצד נוגדנים שאינם מנטרלים מווסתים את התגובה החיסונית בתא המארח באמצעות מסלול האיתות של קולטן מסוג Toll-like receptor. ידוע כי קולטנים מסוג זה מזהים חלקיקים ויראליים חוץ-תאיים ותוך-תאיים ומהווים בסיס מרכזי בייצור הציטוקינים. ניסויים במבחנה הראו כי הציטוקינים הדלקתיים וייצור האינטרפרון מסוג 1 הופחתו כאשר וירוס הדנגי שעבר ADE נקשר לקולטן ה-Fc של תאי THP-1. ניתן להסביר זאת הן בירידה בייצור הקולטן מסוג Toll-like receptor והן בשינוי מסלול האיתות שלו. חלבון לא ידוע המושרה על ידי קולטן ה-Fc שעבר עירור, מפחית את התעתיק והתרגום של קולטן מסוג Toll-like receptor, מה שמקטין את יכולתו של התא לאתר חלבונים ויראליים. מצד שני, חלבונים רבים (TRIF, TRAF6, TRAM, TIRAP, IKKα, TAB1, TAB2, קומפלקס NF-κB) המעורבים במסלולי האיתות של קולטנים מסוג Toll-like receptor הם במצב של תת-רגולציה, מה שמביא לירידה בייצור ציטוקינים. שניים מהם, TRIF ו-TRAF6, מווסתים בהתאמה על ידי שני חלבונים SARM ו-TANK במצב של שפעול מוגבר על ידי קולטני Fc שעברו עירור (זירוז).

דוגמה אחת התרחשה בקובה בין 1977 ל-1979. הסרוטיפ המדביק היה וירוס דנגי מסוג 1. בעקבות מגפה זו באו התפרצויות בשנים 1981 ו-1997. בהתפרצויות אלה וירוס דנגה מסוג 2 היה הסרוטיפ המדבק. במהלך ההתפרצות ב-1997 התרחשו 205 מקרים של קדחת דנגי דימומית ותסמונת הלם דנגי, כולם אצל אנשים מעל גיל 15. הוכח שכל המקרים הללו מלבד שלושה נדבקו בעבר בנגיף דנגי מסוג 1 במהלך ההתפרצות הראשונה. יתר על כן, לאנשים הסובלים מזיהומים משניים עם וירוס דנגי 2 בשנת 1997 היה סיכוי גבוה פי 3–4 לפתח מחלות קשות מאשר לאנשים הסובלים מזיהומים משניים עם וירוס דנגה מסוג 2 בשנת 1981. אפשר להסביר תרחיש זה בנוכחות נוגדנים מספיקים לנטרול IgG הטרוטיפיים בשנת 1981, שכיליהם ירדו עד 1997 עד שכבר לא סיפקו חסינות מובהקת צולבת.

HIV-1 
ADE של זיהום דווח גם ב-HIV. בדומה לנגיף דנגי, נמצא שרמת נוגדנים בלתי מנטרלת מאיצה את הזיהום הנגיפי באמצעות אינטראקציות של מערכת המשלים והקולטנים. על פי הדיווחים, הגידול בזיהום הוא פי 350, בדומה לגידול המיוחס ל-ADE בנגיפים אחרים כמו וירוס דנגי. ADE ב-HIV יכול להיות מתווך על ידי משלים או קולטן Fc. נמצאו השלמות בנוכחות סרום חיובי ל-HIV-1 כמאיצות את הזיהום של קו תאי T-2. האצה בתיווך קולטן Fc נגרמה כאשר הדבקה ב-HIV הואצה על ידי סרום של שרקן שנמצא חיובי ל-HIV-1 והדבקה זו האיצה זיהום תאים חד-גרעיניים היקפיים ללא נוכחות משלימים. נמצא שקולטני רכיבי המשלים CR2, CR3 ו-CR4 המהווים מרכיבים במשלים, מתווכים את ההגברה של הזיהום, הגברה שהיא מתווכת-משלים. ההדבקה ב-HIV-1 מובילה להפעלת משלים. מקטעים של מערכת המשלים יכולים לסייע לנגיפים בזיהום על ידי הקלת אינטראקציות ויראליות עם תאים מארחים המבטאים קולטנים משלימים. העתקת המשלים על הנגיף מקרבת את החלבון gp120 למולקולות CD4 על פני התאים, ובכך מקלה על כניסת הווירוסים. וירוסים שנחשפו מראש למערכת משלים שאינם מנטרלים נמצאו גם כמאיצי זיהומים בתאים דנדריטיים. וירוסים שעברו אופסוניזציה (Opsonins, חלבוני סימון חוץ-תאיים המסמנים למערכת החיסון לתקוף פתוגנים) הפגינו לא רק כניסה מואצת, אלא גם מפלי איתות נוחים לשכפול HIV בתאים דנדריטים.

HIV-1 הראה גם שיפור בזיהום בתאי HT-29 כאשר הנגיפים עברו אופסוניזציה מראש עם חלקי מערכת המשלים C3 ו-C9 בנוזל הזרע. שיעור ההדבקה המוגבר הזה היה כמעט פי 2 מהדבקה של תאי HT-29 עם הנגיף בלבד. Subramanian ואח' דיווחו כי כמעט 72% מדגימות הסרום מתוך 39 אנשים חיוביים ל-HIV הכילו משלים שידועים כמשפרים את הזיהום. הם גם הציעו כי הימצאות נוגדנים מנטרלים, או נוגדנים המתווכים ציטוטוקסיות תאית תלוית-נוגדנים בסרום, מכילים נוגדנים המגבירים זיהום. האיזון בין הנוגדנים המנטרלים לבין נוגדנים המגבירים זיהומים משתנה ככל שהמחלה מתקדמת. בשלבים מתקדמים של המחלה, שיעור הנוגדנים המגבירים זיהום גבוה בדרך כלל מאשר נוגדנים מנטרלים. דווח על עלייה בסינתזת החלבון הנגיפי וייצור ה-RNA במהלך ההגברה של הזיהום כשהגברה זו הייתה בתיווך משלים. נמצא כי תאים עם משלים ברמות שאינן מנטרלות, משחררים באופן מואץ רוורס טרנסקריפטאז ונגיפים צאצאים. האינטראקציה של נוגדנים ל-HIV עם וירוסים החשופים למערכת המשלים - רכיבי משלים שאינם מנטרלים - מסייעת בקשירת הנגיף והאריתרוציטים, מה שיכול להוביל להדבקה מואצת בווירוסים, באיברים בעלי כשל חיסוני.

ADE ב-HIV העלה שאלות לגבי הסיכון לזיהומים בקרב מתנדבים שנטלו חיסון ברמות תת-נטרוליות, כפי שקורה עם כל וירוס אחר המציג ADE. גילברט ואח' דיווחו בשנת 2005 כי לא היה ADE של זיהום כאשר השתמשו בחיסון rgp120 בניסויים שלב 1 ו-2. הודגש כי יש צורך לבצע מחקר רב בתחום התגובה החיסונית ל-HIV-1. ניתן להשתמש במידע ממחקרים אלה כדי לייצר חיסון יעיל יותר.

מנגנון 
אינטראקציה של נוגדנים עם וירוס חייבת למנוע ממנו להיצמד לקולטני כניסת התא המארח. עם זאת, במקום למנוע הידבקות בתא המארח, תהליך זה יכול להקל על זיהום ויראלי של תאים חיסוניים ולגרום ל-ADE. לאחר קישור הנגיף, הנוגדן מתקשר עם קולטני Fc או משלימים המתבטאים בתאי חיסון מסוימים. קולטנים אלה מקדמים כניסת נוגדנים של וירוסים על ידי תאי החיסון, שאחריהם אמור להיות הרס הנגיף. עם זאת, הנגיף עלול להימלט ממתחם הנוגדן ולהתחיל את מחזור השכפול שלו בתוך התא החיסוני תוך שהוא נמנע מהתדרדרות. זה קורה אם הנגיף נקשר לנוגדן בעל זיקה נמוכה (low-affinity - ראו Ligand (biochemistry) ).

סרוטיפים שונים של וירוסים 
ישנם מספר הסברים אפשרים לתופעה של הגברת הישרדות הנגיף התאי:
 נוגדנים נגד וירוס של סרוטיפ אחד נקשרים לנגיף של סרוטיפ אחר. ההיצמדות נועדה לנטרל את הנגיף מהדבקת התא המארח, אך מכלול נוגדני הנגיף נקשר גם לקולטן הנוגדן באזור Fc (FcγR) בתא מערכת החיסון. התא מפנים את הנגיף לצורך הרס מתוכנת אך הנגיף נמנע מכך ומתחיל את מחזור השכפול שלו במקום זאת.
 נוגדנים נגד וירוס של סרוטיפ אחד נקשרים לנגיף של סרוטיפ אחר ומפעילים את המסלול הקלאסי של מערכת המשלים. מערכת מפל המשלים קושרת את קומפלקס C1Q המחובר לחלבון השטח של הנגיף באמצעות הנוגדנים, אשר בתורם נקשרים לקולטן C1q שנמצא על התאים ומביאים את הנגיף והתא קרוב מספיק כדי שקולטן ספציפי של נגיף יקשור את הנגיף ויתחיל בזיהום. מנגנון זה הוכח עבור וירוס אבולה אין ויטרו וכמה וירוסי פלבי (Flavivirus - נגיף RNA חד-גדילי חיובי)  אין ויוו.

סיכום 
כאשר נוגדן לנגיף אינו מסוגל לנטרל את הנגיף, הוא יוצר מבני וירוס-נוגדן תת-מנטרלים. עם פגוציטוזה על ידי מקרופאגים או תאי חיסון אחרים, המבנה עשוי לשחרר את הנגיף עקב קישור לקוי עם הנוגדן. זה קורה במהלך תהליך הגברת חומציות ובסופו של דבר התמזגות של הפגוזום עם ליזוזומים. הנגיף שנמלט מתחיל את מחזור השכפול שלו בתוך התא, ומעורר ADE.

דרכים אחרות בהן נוגדנים יכולים (באופן יוצא דופן) להחמיר את הזיהום במקום לפעול נגדו:
 חסימת נוגדן
 אפקט הוק , רלוונטי לבדיקות במבחנה ובעל רלוונטיות מסוימת אין ויוו.

קישורים חיצוניים

 אתר עמותת מדעת: מדעת עושה סדר – הגברה תלוית נוגדנים (ADE) והיעדר הקשר לחיסון הקורונה
 מהי "הגברה תלוית נוגדנים"? האם יש סיבה של ממש לחשוש מפניה בחיסונים נגד COVID-19? אתר מכון דוידסון

הערות שוליים

מערכת החיסון