בטיפול זוגי

חיידקים כמו אנשים נבדלים בהעדפותיהם הזוגיות. חלקם עצמאים לגמרי, בעוד אחרים מעדיפים חברה. סלמונלה וחיידקים רבים נוספים הם מהזן החברתי: הם יכולים להתקיים ואף לשגשג בתוך תא מארח. אבל בשונה מאיתנו, חיידקים אלה לא מחזרים ארוכות אחר התא כדי שייעתר להם ויפתח שעריו – הם מזריקים לו חלבונים המשתלטים על מערכותיו. בשנים האחרונות, בין היתר הודות למחקרים שיצאו מקבוצתו של פרופ' רועי אברהם במכון ויצמן למדע, התגלו הבדלים בחלבונים שתתי-מינים שונים מזריקים למארחיהם, וייתכן שזו גם הסיבה לכך שחלקם אלימים יותר מאחרים. כך למשל ישנם יותר מ-2,500 תתי-מינים של סלמונלה, אבל רק מיעוט מהם יחוללו מחלה קשה. במאמר שהתפרסם בכתב-העת המדעי "רשומות האקדמיה האמריקאית למדעים" (PNAS), הציגו חוקרים מקבוצתו של פרופ' אברהם שיטת מחקר המאירה באור חדש את מערכות היחסים של חיידקים עם מארחיהם וחושפת מה הופך את חלקם לאלימים במיוחד.

בעשור האחרון מתחוללת במדעי החיים מהפכה המאפשרת להבין תהליכים מולקולוריים ברזולוציה חסרת תקדים. מהפכה זו מתאפשרת בין היתר הודות לשיטות לריצוף החומר הגנטי ברמת התא הבודד. אבל כאשר מדובר במערכות היחסים המולקולריות בין אלפי תתי-מינים של חיידקים למגוון מרשים לא פחות של מארחים, ריצוף ברמת התא הבודד פשוט אינו אפשרי בכלים הקיימים. כך למשל כדי למפות את ההבדלים ביכולת ההדבקה ובמידת האלימות של תתי-מינים שונים של סלמונלה, יש לרצף לא רק את החומר הגנטי של תאי החיידקים ברמת התא הבודד, אלא גם את החומר הגנטי של התאים המארחים הספציפיים שנדבקו – ואז להצמיד בין הממצאים של האורח והמארח.

השיטה החדשה שפותחה במעבדתו של פרופ' אברהם מהמחלקה לאימונולוגיה ורגנרציה ביולוגית מאפשרת לעשות זאת בזכות שני עוגנים מרכזיים: העוגן הראשון של השיטה שפותח בהובלת ד"ר אורי היימן, מאפשר לקחת קבוצת זני חיידקים שבכל אחד מהם שינוי גנטי מסוים (מוטציה) ולהצמיד להם ברקודים גנטיים - רצפי די-אן-אי המאפשרים לזהות כל זן בהמשך המחקר, גם כשהוא בתוך התא המארח. העוגן השני הוא מודל ממוחשב בשם MAESTRO שפותח בהובלתה של ד"ר נעה בן משה, ואשר משדך את תוצאות הריצוף של כל ברקוד חיידקי לתוצאות הריצוף של התא המארח הספציפי שאותו הדביק. באמצעות המודל ניתן לנתח כיצד משפיע כל זן מוטנטי של חיידק על התנהגות המארח ואילו חלבונים מתבטאים באופן ייחודי רק בתאים מארחים שנדבקו בזן מסוים. בכך, מאפשרת השיטה להוציא לפועל "ריצוף זוגי" של החיידק והמארח ברמת התא הבודד.

""ישנם חלבונים רבים שחיידקים מזריקים למארחיהם והתפקיד של רובם טרם פוענח. השיטה שפיתחנו תאפשר לחשוף אותם בשיטתיות"

במחקר שפורסם הדגימו החוקרים את השיטה החדשה על 25 זנים מוטנטיים של סלמונלה שהדביקו תאים בלעניים של המערכת החיסונית. הם למדו באמצעותה על מערכת היחסים שבין כל זן חיידקי ותא מארח וזיהו כי ישנו זן מסוים המעורר במארח תגובה חיסונית חריגה בעוצמתה. לאותו זן היה חסר חלבון, שכל יתר הזנים ייצרו והזריקו למארח בהצלחה. החוקרים הסיקו כי חלבון זה חיוני לדיכוי המערכת החיסונית של המארח. "חשפנו תפקיד חדש של חלבון מוכר והראינו כי הוא מחבל במנגנוני ההגנה של המארח",  מסביר פרופ' אברהם. "למעשה, ישנם חלבונים רבים שחיידקים מזריקים למארחיהם והתפקיד של רובם טרם פוענח. השיטה שפיתחנו תאפשר להמשיך לחשוף בשיטתיות את תפקידיהם של חלבונים אלה. יתרה מכך, השיטה שלנו יכולה לעבור תרגום לכל זן חיידקי, כולל חיידקים ידידותיים שחשובים לתפקוד המערכות השונות שלנו, וקבוצות ברחבי העולם כבר משתמשות בה".

מלבד קידום המחקר הבסיסי, החשיבות של השיטה היא בקידום היכולת להתגונן מפני חיידקים מחוללי מחלות בעידן שבו עמידות לאנטיביוטיקה מוגדרת על ידי ארגון הבריאות העולמי כאחד האיומים הגדולים ביותר הנשקפים לבריאות האנושות ולביטחון התזונתי שלה. "ישנן שתי אסטרטגיות התגוננות אפשריות חדשות שפיתוחן עדיין בשלבים התחלתיים", מציין פרופ' אברהם, "הפחתת מידת האלימות של חיידקים מחוללי מחלה או חיזוק התגובה החיסונית של התאים המארחים. השיטה החדשה מאפשרת גם וגם: להבין בו זמנית גם כיצד החיידק תוקף וגם כיצד התא המארח מתגונן".

במחקר השתתפו גם דרור יחזקאל, ד"ר קמילה ציולי מתיולי, נטע בלומברגר, ד"ר גילי רוזנברג, אריה סולומון וד"ר דותן הופמן מהמחלקה לאימונולוגיה ורגנרציה ביולוגית במכון.