אולטרסאונד בחקר נגיפים

עובדות שכדאי לדעת

נגיף קורונה

המונח נגיף קורונה כולל ענף שלם באילן היוחסין של הנגיפים, ובו, בין כמה וריאנטים אחרים, גם מחוללי המחלות הגורמים ל-SARS (תסמונת נשימתית חריפה חמורה) ול-MERS (תסמונת נשימתית מזרח-תיכונית). לדבר על ״נגיף הקורונה״ ולהתכוון לזן נגיפי מסוכן דומה לאמירת ״יונק״ כשהכוונה היא ל״דוב גריזלי״. הדבר נכון מבחינה טכנית, אך אינו ספציפי כלל.

נגיפים

נגיף הוא חלקיק זעיר ומידבק הזקוק לתא מארח כדי להתרבות. נגיפים חודרים לתאים חיים של אורגניזמים, מבעלי חיים וצמחים ועד מיקרואורגניזמים, ובהם חיידקים וארכאונים.

צורות, גדלים וסוגים של נגיפים

באופן כללי, נגיפים קטנים במידה ניכרת מחיידקים. קוטרם של רוב הנגיפים שנחקרו עד היום נע בין 20 ל-300 ננומטר. מכיוון שרוב הנגיפים הם חלקיקים זעירים כל כך, למיקרוסקופ אופטי אין הגדלה מספקת כדי לאפשר לראות אותם. כדי לראות נגיפים ולחקור אותם, נדרשים מיקרוסקופ אלקטרונים סורק ומיקרוסקופ אלקטרונים חודר (SEM ו-TEM, בהתאמה).

הרכב הוויריון

חלקיק נגיפי שלם נקרא ויריון. ויריון כזה מורכב מליבה פנימית של חומצת גרעין, שיכולה להיות חומצה ריבונוקלאית או חומצה דאוקסיריבונוקלאית (RNA או DNA). חומצת הגרעין מוקפת במעטפת חלבונית חיצונית מגינה הנקראת קפסיד. הקפסיד מורכב מתת-יחידות חלבוניות זהות הנקראות קפסומרים. ליבת הוויריון מקנה לו כושר הדבקה, ואילו הקפסיד מקנה לנגיף ספציפיות. פריונים הם מולקולות חלבון מידבקות שאינן מכילות DNA או RNA נגיפיים.

נגיפים עטופים לעומת נגיפים עירומים

נגיפים בעלי מעטפת ליפידית מוכרים כנגיפים עטופים. מעטפת זו היא ציפוי ליפידי המקיף את הקפסיד החלבוני. נגיפים מקבלים את המעטפת מקרום התא המארח במהלך תהליך ההנצה. דוגמאות לנגיפים עטופים הן SARS-CoV-2, HIV, HSV, SARS או אבעבועות שחורות.
לנגיפים עירומים אין מעטפת זו, מכיוון שהם יוצאים מהתא באמצעות ליזיס שלו. עם זאת, נגיפים מסוימים יכולים לפתח ״מעטפת מדומה״ המקיפה לחלוטין את הקפסיד הנגיפי אך אינה מכילה גליקופרוטאינים נגיפיים. דוגמאות לנגיפים עירומים הן נגיף הפוליו, נודאווירוס, אדנווירוס ו-SV40.

מורפולוגיה של נגיפים

מבחינים בארבעה סוגים מורפולוגיים עיקריים של נגיפים: סלילי, איקוסהדרלי, מוארך ומעטפת. בנוסף, קיימות מורפולוגיות נגיפיות המכונות מורכבות.
המורפולוגיה של נגיף מוגדרת על ידי הקפסיד וצורתו. הקפסיד בנוי מחלבונים המקודדים בגנום הנגיפי. צורת הקפסיד היא הבסיס להבחנה המורפולוגית. תת-יחידות חלבוניות המקודדות על ידי הנגיף, הנקראות קפסומרים, מתארגנות מעצמן ליצירת קפסיד, תהליך המצריך בדרך כלל נוכחות של הגנום הנגיפי.
נגיפים סליליים: לנגיפים סליליים יש קפסיד שניתן לתאר את צורתו כחוטית או דמוית מוט. לצורה הסלילית יש חלל מרכזי שבו כלואה חומצת הגרעין. בהתאם לסידור הקפסומרים, הצורה הסלילית מקנה לקפסיד הנגיפי גמישות או קשיחות.
נגיפים איקוסהדרליים: הקפסיד של הנגיף האיקוסהדרלי מורכב מתת-יחידות זהות (קפסומרים) היוצרות משולשים שווי-צלעות, המסודרים בתורם באופן סימטרי. הצורה האיקוסהדרלית יוצרת מבנה קפסיד יציב מאוד, המציע מקום רב לחומצת הגרעין.
נגיפים מוארכים: הצורה המוארכת היא וריאציה של הצורה האיקוסהדרלית, והיא מצויה בבקטריופאג'ים.
נגיפים עטופים: לחלק מהנגיפים יש מעטפת המורכבת מפוספוליפידים ומחלבונים. כדי להרכיב את המעטפת, הנגיף משתמש בחלקים מקרום התא המארח שלו. המעטפת משמשת ככיסוי מגן לקפסיד ובכך מסייעת להגן על הנגיף מפני מערכת החיסון של המארח. המעטפת עשויה להכיל גם מולקולות קולטנים המאפשרות לנגיף להיקשר לתאים מארחים ומקלות על הדבקת התאים. מצד אחד, מעטפת נגיפית מקלה על הדבקת תאים; מצד שני, המעטפת הנגיפית מגבירה את רגישותו של הנגיף להשבתה על ידי גורמים סביבתיים, כגון דטרגנטים (למשל, סבון), המפרקים את אבני הבניין הליפידיות של המעטפת.
נגיפים מורכבים: נגיף מורכב מוגדר על ידי מבנה קפסיד שאינו סלילי בלבד ואינו איקוסהדרלי בלבד. בנוסף, לנגיפים מורכבים עשויים להיות רכיבים נוספים, כגון זנבות חלבוניים או דופן חיצונית מורכבת. נגיפי פאג' רבים מוכרים בזכות המבנה המורכב שלהם, המשלב ראש איקוסהדרלי עם זנב סלילי.

הגנום הנגיפי

למיני נגיפים יש מגוון עצום של מבנים גנומיים. קבוצת מיני הנגיפים מכילה מגוון רב יותר של מבנים גנומיים מזה הקיים בצמחים, בבעלי חיים, בארכאונים או בחיידקים. קיימים מיליוני סוגים שונים של נגיפים, אף שעד כה תוארו בפירוט רק כ-5,000 סוגים. הדבר מותיר מרחב עצום למחקר עתידי של נגיפים.