מלחמת האורגניזמים

01.03.2007
 
פרופ' יחיאל שי. מלחמות בזק
 
כל בני-האדם על כדור-הארץ מנסים להתגונן, אך לשווא. שום דבר לא יכול לעצור את מכונות המוות ממאדים. אך לפולשים רבי הכוח ממאדים יש בכל זאת חולשה אחת: המערכות החיסוניות שלהם אינן מכירת את החיידקים הארציים. אפילו הסופר הבריטי הידוע ה. ג. וולס, ברומן המדע הבדיוני שלו משנת 8981, "מלחמת העולמות", ייחס עוצמה אדירה לחיידקים ולנגיפים, שאורגניזמים רבים מאוד, לרבות האדם, ניצבים למולם, לעיתים, חסרי אונים.
 
המאבק של האדם בחיידקים ובפטריות ידע עליות ומורדות, ועלה עליית מדרגה כשחיידקים ופטריות החלו לפתח עמידות כנגד תרופות אנטיביוטיות שונות. התפתחות זו נחשבת לאחד מהאיומים הבולטים על בריאות האדם במאה הנוכחית. קבוצה של מדענים ממכון ויצמן למדע, בראשות פרופ' יחיאל שי מהמחלקה לכימיה ביולוגית, פיתחה באחרונה דרך מקורית ורבת עוצמה להתמודדות עם האיום הזה. השיטה החדשה מבוססת על שילוב של שני סוגי כלי נשק המסוגלים לפגוע בחיידקים ובפטריות - מבלי לתת להם הזדמנות לפתח עמידות כנגדם.
 
תרופות אנטיביוטיות רגילות תוקפות מרכיבים שונים המבצעים פעולות חיוניות בתוך תא החיידק או הפטרייה, כגון אנזימים חיוניים, מקטעים גנטיים, או את הריבוזום, בית החרושת לחלבונים של התא. בלימת הפעילות של מרכיבים אלה אינה פוגעת בחיידק באופן מכני, אלא גורמת לו נזק פנימי שפוגע בפעילותו. אבל, כפי שקורה הרבה פעמים בחיים, "מה שלא הורג אותך - מחשל אותך": הלחץ האבולוציוני  מותיר בחיים את החיידקים העמידים, דבר שמעביר את תכונת העמידות אל הדורות הבאים.
 
הרעיון של מדעני המכון מתבסס על מחקרים המראים, שלאורגניזמים שונים יש כלי נשק שמאפשרים להם להתמודד עם האיום המיקרוביאלי. מדובר בשני סוגים של כלי נשק ההורסים את קרום החיידק או הפטרייה, ובכך משמידים את האויב במהירות שמקשה עליו ללמוד את מאפייני הנשק. דבר זה מעכב במידה משמעותית את התפתחותה של עמידות כנגד הנשק הזה. הבעיה היא, שרוב כלי הנשק האלה הם בעלי מבנה מורכב, פועלים על זנים מוגבלים של חיידקים או פטריות, וקשה לרתום אותם לשימוש רפואי. מדעני המכון, פרופ' יחיאל שי ותלמידי המחקר אריק מקוביצקי ודורית אברהמי, פיתחו שיטה שתשלב את שני סוגי כלי הנשק האלה, ותיצור נשק משולב שעשוי לשמש בסיס לפיתוח תרופות כנגד חיידקים ופטריות העמידים לאנטיביוטיקה. ממצאי מחקרם פורסמו באחרונה בכתב העת המדעי "רשומות האקדמיה למדעים של ארה"ב" - PNAS.
 
כמו בהתקנים אחרים, כגון מחשבים, המרכיבים הבסיסיים של שני סוגי כלי הנשק האלה דומים זה לזה, אך האיפיונים המדויקים משתנים בהתאם לדרישות המשתמש. כלי נשק מסוג אחד הם הפפטידים האנטימיקרוביאליים (AMP), הבנויים מחומצות אמינו אשר מקנות להם מטען חשמלי חיובי. תכונה זו מאפשרת להם להיצמד כמו מגנט לקרומיהם של חיידקים הנושאים מטען חשמלי שלילי. כלי נשק מסוג אחר הם ליפו-פפטידים, הבנויים מחומצות שומן וחומצות אמינו המקנות להם מטען חשמלי שלילי, אשר מאפשר להם לפעול בדרך כלל נגד פטריות. למעשה, התכונה המאפשרת לליפו-פפטידים לפעול ביעילות כנגד הפטריות היא העובדה שהם הידרופוביים - "שונאי מים".
 
פרופ' שי וחברי קבוצת המחקר שלו החליטו לבדוק, אם שילוב של שני האיפיונים יחד במבנה אחד יפגע בפעילויות המקוריות או ישמר אותן. הם הצליחו לחקות את הטבע ולעצב ליפו-פפטידים סינתטיים המאופיינים בשתי תכונות המפתח - מטען חשמלי חיובי מצד אחד, והידרופוביות (הנגזרת מחומצות שומן שונות), מצד שני. למעשה, הם יצרו מספר כלי נשק משולבים, שחלקם פועלים כנגד חיידקים ופטריות כאחד, וחלקם מכוונים כנגד פטריות בלבד או נגד חיידקים בלבד. בכל מקרה, אלה הם כלי נשק בעלי עוצמה רבה, והם מסוגלים לפגוע בזנים שונים של גורמי המחלות.
 
פפטידים סינתטיים חדשים אלה מכילים רק ארבע חומצות אמינו (פפטידים אנטי-בקטריאליים טבעיים מכילים 21-05 מולקולות של חומצות אמינו). פרופ' שי: "הופתענו לגלות שפפטידים קטנים אלה יעילים באותה מידה, ולעיתים אף יותר, מהפפטידים הטבעיים. עכשיו עלינו לברר כיצד בדיוק מושגת היעילות הזאת. מחקר זה, שהחל כמחקר בסיסי, עשוי להוביל, בעתיד, לפיתוח יישומים רבים. העובדה שהפפטיד קצר כל כך עושה אותו אטרקטיבי במיוחד בשביל תעשיית התרופות, שכן קל וזול יותר לייצר אותו. העובדה שהוא גורם נזק מכני לחיידקים ולפטריות מקשה עליהם לפתח עמידות כנגדו. בנוסף לכך, אפשר לעצב אותו כך שיפעל כנגד מיגוון רחב של חיידקים ופטריות".
 
בשלב זה, ליפו-פפטידים רבים מתאפיינים ברעילות נמוכה לתאי יונקים, דבר שאינו מאפשר להשתמש בהם כבבסיס לתרופות חדשות. לפיכך, האתגר הבא שעומד לפני המדענים הוא הצורך לעצב אותם כך שיהיו בטוחים לשימוש בבני-אדם. נראה שעיצוב זה יהיה אפשרי, שכן בתהליך יצירת הליפו-פפטידים הסינתטיים הצליחו כבר המדענים לשנות כמה מתכונותיהם, לפי רצונם. 
 
למעלה: תאי שמר (Candida albicans) למטה: חיידק (Staphylococcus Aureus). מימין: לפני הטיפול בליפו-פפטיד סינתטי. משמאל: אחרי הטיפול. הצילומים, שנעשו במיקרוסקופ-אלקטרונים, מראים את הנזק שנגרם לקרום התא
 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם