מלחמות החיידקים

 

ד"ר רותם שורק וחברי קבוצתו מהמחלקה לגנטיקה מולקלרית, בשיתוף עם ד"ר אודי קמרון מאוניברסיטת תל-אביב, גילו את מנגנון הפעילות של רעלני ההתאבדות באמצעות שיטה לזיהוי גנים חיידקיים רעילים שפיתח ד"ר שורק לפני מספר שנים. ד"ר שורק הבין אז כי מגבלה מסוימת בשיטה נפוצה

לריצוף גנטי חיידקיים עשויה להיות, למעשה, מועילה: כדי לרצף גנום חיידקי יש לחתוך אותו לפיסות ולהחדיר אותן לתוך חיידק אחר – E.coli – שם הן עוברות שכפול לצורך המשך התהליך. אולם שיטה זו הותירה תמיד "חורים" לא מרוצפים בגנום. ד"ר שורק הבין כי הגנים החסרים מקודדים לחלבונים רעילים אשר הורגים את תאי החיידק המארח. בהתבסס על תובנה זו פיתח שיטה ממוחשבת לזיהוי הגנים הקטלניים. באחרונה, יחד עם חברי קבוצתו, יצר מאגר מידע ממוחשב הקרוי PanDaTox, ובו כ-40,000 רצפים של גנים שמקורם בחיידקים המקודדים לרעלנים שונים.

 

עם זאת, בדיקת היעילות של הרעלנים סיפקה תוצאות לא עקביות: בעוד שרבים מהרעלנים הרגו באופן מידי את חיידקי ה- E.coli, אחרים עשו זאת באופן אקראי, והשמידו רק חלק מהם. עובדה זו הובילה את ד"ר שורק לשער כי "גלולות התאבדות" מסוימות דורשות זוגות של גנים – אחד שמקודד לרעלן, ואחד לחומר שנוגד אותו.

 

במחקר, שהתפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Molecular Cell, חיפשו ד"ר שורק ותלמידות המחקר הילה זברו וד"ר אזיטה לויט זוגות של רעלן ושל אנטי-רעלן. לצורך כך ניתחו המדענים תוצאות ניסויים בהם החדירו לחיידקי E.coli מעל מיליון גנים, שמקורם במאות זני חיידקים. החדרת הרעלן בלבד גרמה למותם של חיידקי ה- E.coli, אך כאשר הוחדר הגן הרעלן ביחד עם גן האנטי-רעלן החיידק שרד, והגנום שלו קלט את שני הגנים. המדענים סיווגו למשפחות את כל זוגות הרעלנים והאנטי-רעלנים שזיהו, והסבירו את האופן בו הם פועלים.

 

מתברר כי מולקולת הרעלן עשויה ללבוש מיגוון רב של צורות, והיא יציבה ביותר. לעומתו, האנטי-רעלן שנצמד לרעלן, ומונע ממנו לפעול הוא בלתי יציב ונהרס בקלות, כך שיש לחדש את אספקתו באופן מתמיד. כאשר נגיף משתלט על החיידק, ומנסה לגייס לטובתו את מנגנון שיכפול הדי-אן-אי שלו, האנטי-רעלן השביר נהרס, ומשחרר את הרעלן שהורג את החיידק – עם הנגיף שבתוכו.

 

המחקר עשוי, בין היתר, לתרום תובנות חשובות באשר לטיפול במחלות קשות לריפוי כמו שחפת. הקושי בהתמודדות עם המחלה נובע לא רק מזני חיידקי שחפת חדשים, שעמידים לתרופות האנטיביוטיות הקיימות, אלא גם מהצורות הוותיקות והמוכרות של חיידקי השחפת, אשר מחייבים חודשים רבים של טיפול תרופתי. המחקר מסייע להסביר את התופעה: מתברר כי החיידק הגורם לשחפת מכיל כמות גדולה במיוחד של גנים המייצרים רעלנים (המדענים אף האריכו את הרשימה במחקר הנוכחי). נראה כי חלק מצמדי הרעלן-אנטי רעלן גורמים לחיידקים לזייף התאבדות: חיידקים אלה עשויים להראות כמתים, אך למעשה הם רק נכנסים למצב רדום. מאחר ורק תאים פעילים מומתים על-ידי תרופות אנטיביוטיות, יש להתמיד בטיפול התרופתי עד שכל החיידקים יתעוררו ממצב התרדמה. ד"ר שורק סבור כי שיטות שימנעו מהחיידקים להיכנס למצב הרדום יוכלו לקצר ולשפר בעתיד את הטיפול בשחפת.

 

הממצאים מספקים מספר תובנות חדשות אודות האסטרטגיות בהן נוקטים חיידקים במלחמתם האין-סופית נגד נגיפים, שעשויות להיות יישומיות הן בתעשייה והן במחקר הביו-רפואי. לדוגמה, תעשיות מזון אשר משתמשות בתרביות חיידקים ידידותיים מגלות עניין בשיטות חדשות להגברת עמידות החיידקים מפני מתקפות נגיפים. במקביל לכך, הממצאים עשויים גם, בעתיד, להוביל לפיתוח תרופות אנטיביוטיות חדשות המבוססות על סוגים חדשים של "רעלני התאבדות" שנמצאו במחקר זה, או על חומרים שמשבשים את מנגנון הרעלן-אנטי רעלן.