חיידקי ניידי וחיידקי דלא-ניידי

חיידקים מסוימים נהנים מכל העולמות: הם זוכים לביטחון והגנה באמצעות בניית חומות בצורות המקיפות "ערים" שלמות – מבלי לוותר על חופש התנועה המאפשר להם לנדוד בגופנו לאיברים מרוחקים ולהקים מושבות חדשות. מדעני מכון ויצמן למדע גילו כי ה"דבק" שמאפשר לחיידקים להקים חומות הוא גם זה שמאותת לחלקם שהגיע הזמן לעזוב את הקן ולצאת לנדודים. ממצאי המחקר מסמנים יעדים אפשריים חדשים למלחמה בזיהומים חיידקיים – ובהם זיהומים עמידים לאנטיביוטיקה. 

ד"ר אילנה קולודקין-גל מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית חוקרת מבנים חיידקיים שנקראים "ביופילם" (biofilms). עד כה, הסברה הרווחת הייתה שמבנים קשיחים אלה מגינים אמנם על החיידקים, אך גובים מהם מחיר יקר: ויתור על חופש התנועה. "נהוג היה לחשוב שברגע שחיידק נמצא בתוך ביופילם, הגנים והמנגנונים שמקנים לו תנועתיות מוקפאים. אנחנו ראינו שחיידקים בביופילם יכולים דווקא לנוע מרחק לא מבוטל מהמושבה המקורית מבלי לוותר על ההגנה שהם מקבלים בתוך הביופילם". 

ד"ר ניתאי שטיינברג, שהיה בשעתו תלמיד מחקר במעבדתה של ד"ר קולודקין-גל, וד"ר אלונה קרן-פז חברו לקבוצות המחקר של פרופ' דייגו רומרו במכון מלגה שבספרד ושל פרופ' סוון ון טיפלן במכון פסטר שבפריס, ופיתחו, על בסיס שיטות דימות שפותחו במכון פסטר, טכניקות שאִפשרו להם לראות בזמן אמת את החיידקים טווים את הקורים הדקים המחברים ביניהם ומייצרים את הביופילם. קורים אלה הם עמילואידים – צברים חלבוניים כמעט זהים לעמילואידים הידועים לשמצה המצטברים במוחם של חולי אלצהיימר.

את התפקיד המפתיע של אותם עמילואידים בנדידת החיידקים חשפו ד"ר קולודקין-גל וקבוצת המחקר שלה על דרך האלימינציה – הן הִנדסו חיידקים ללא גנים שונים הדרושים לנדידה או ליצירת ביופילם והופתעו לגלות שדווקא החיידקים שהתקשו לייצר ביופילם התקשו גם בנדידה. ניסויים נוספים וצילומים בזמן אמת במיקרוסקופ רב עוצמה חשפו כי עמילואיד מסוים, שהיה מעורב בבניית הביופילם, היה גם זה שהתניע את מנגנון הנדידה בחיידקים הסמוכים לפני השטח של הביופילם. ד"ר קולודקין-גל אומרת שזו הפעם הראשונה שבה נצפתה היווצרות עמילואידים אלה על-ידי תת-קבוצה של החיידקים. באמצעות ממצאים אלה פִענח צוות המחקר את המסלול הביוכימי המלא – מיצירת העמילואיד ועד לנדידת החיידקים. 

המדענים הבחינו שהחיידקים נעים באשכולות קטנים, מעין מבני ביופילם זעירים, כאשר העמילואידים הדביקים והגמישים מחברים בין החיידקים ברצועות ומאפשרים להם לנוע בדבוקה אחת; חלק מהחיידקים באשכולות אלה מתמחים בבניית ביופילם, בעוד אחרים – בתנועה. דרך נדידה זו מקנה לחיידקים הגנה מפני סכנות שונות בדרך, למשל מפני תאים של המערכת החיסונית שעלולים "לטרוף" אותם. כאשר מגיעה הדבוקה הזעירה למקום יישוב חדש, מתחילים החיידקים להקים מושבה חדשה. 

החיידקים במעבדה של ד"ר קולודקין-גל אינם חיידקים מחוללי מחלות, אך הם דומים מאוד לחיידקים שעלולים להקים מושבות במסתמי הלב, בדרכי השתן, בקיבה ובריאות שלנו. ידוע כיום כי מושבות אלה עלולות להיות עמידות לאנטיביוטיקה, שכן מבני הביופילם מונעים את חדירת התרופה. במחקר הנוכחי גילו החוקרים כי העמידות לאנטיביוטיקה עשויה לנבוע גם ממנגנוני עקה (stress) המופעלים בחיידקים בעת ייצור העמילואידים.

המדענים משערים כי תרופות אנטיביוטיות עשויות לפעול טוב יותר, אם יתלווה אליהן טיפול נוגד עמילואידים. טיפולים תרופתיים מסוג זה כבר פותחו לצורך המסת המשקעים העמילואידיים בחולי אלצהיימר. אמנם יעילותם בעצירת ההידרדרות הקוגניטיבית של חולי אלצהיימר התגלתה כנמוכה, אך כעת מתברר שהן עשויות לשמש לפירוק מושבות החיידקים הקשיחות ולהפחתת העמידות לאנטיביוטיקה. 

"המחקר הצליח לפתור חידה אחת – כיצד נודדים חיידקים יוצרי ביופילם – אך הוליד שורה של חידות חדשות", אומרת ד"ר קולודקין-גל. "בעבר התגלה כי תאים סרטניים נודדים באשכולות באופן דומה לנדידת החיידקים שראינו – מחקרי המשך עשויים להראות אם סוגים נוספים של תאים משתמשים במנגנון נדידה דומה. יתרה מכך, באחרונה פורסמו מחקרים שרמזו על קשר בין זיהומים חיידקיים ובין התפתחות אלצהיימר. ייתכן שהעמילואידים המיוצרים על-ידי החיידקים הם החוליה החסרה במחקר בתחום". 

במחקר השתתפה גם מדענית הסגל ד"ר צביה אולנדר מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית.