כניסה
הרשמה לניוזלטר

חיידקים משתמשים בתקשורת מתוחכמת כדי לפתח עמידות לאנטיביוטיקה. המדע מצא פיתרון: לשבש להם את התקשורת

רקפת תבור | 6 באפריל 2014 | מדע וטכנולוגיה | 4 דק׳

המירוץ נגד חיידק העל

דמיינו לעצמכם שהיינו מסוגלים לקבל תכונות מאנשים שמסביבנו, ולא רק מההורים שלנו. למשל, בעקבות העברת גנים פשוטה במהלך לחיצת ידיים, נוכל להחליף לפתע את צבע העיניים שלנו, ואפילו להעביר בהמשך את הצבע "המשופר" לילדים העתידיים שלנו, במנגנוני ההורשה המקובלים.
נשמע הזוי? לא אצל החיידקים. בתקשורת מיידית עם חיידקים אחרים בסביבתם הם מפיצים ביניהם מידע גנטי, כלומר מקבלים תכונות ויכולות חדשות מחיידקים השונים מהם לחלוטין, שפשוט נמצאים בסביבה. אולי זה נשמע תמים וחביב, אבל מנקודת המבט האנושית שלנו, זה ממש מסוכן. היכולת הזאת של החיידקים היא אחד הכלים המרכזיים שלהם שמאפשר להם להפיץ במהירות את החסינות מאנטיביוטיקה, בעיקר בסביבות עתירות וצפופות בחיידקים, כמו בבתי החולים למשל.
המאבק בחסינות של החיידקים התחיל כמעט כשהתחלנו להשתמש באנטיביוטיקה עצמה. כשנתיים לאחר שהחל השימוש המסחרי באנטיביוטיקה הראשונה, הפנצילין, התגלו בבתי החולים מינים של חיידקים שפיתחו חסינות מפניה. כך שבסוף שנות ה-40 של המאה הקודמת המין האנושי נכנס למעשה למרוץ חימוש מסוכן שנמשך עד היום. שוב ושוב מפתחים החוקרים תרופות חדשות וחזיתות חדשות במאבק הזה נגד התחסנות החיידקים, אך החיידקים מצליחים במהרה לפתח חסינות מפניהם, ומה שחמור יותר – להפיץ את החסינות הזו ביעילות בקרב מינים רבים ושונים של חיידקים.
דוגמה מסוכנת לכך הם חיידקי ה-E. coli. בדרך כלל הם חיים במעיים שלנו ואפילו עוזרים לנו בתהליך העיכול. אבל מתברר שזן מסויים שלהם הפך בשנים האחרונות לאיום מסוכן. "יש זן מסוים של החיידק E. coli שפיתח עמידויות רבות ובשנים האחרונות הוא השתלט על העולם, הוא נמצא פחות או יותר אצל אחד מכל ארבעה אנשים. אם אצל מישהו חיידק מהזן הזה חלילה יעבור מהמעיים לדם בעקבות ניתוח או משהו כזה, זו צרה צרורה, ממש סכנת נפשות", מתריע פרופ' אורי גופנא מהפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת תל אביב.

כשמתגלים עוד ועוד זנים של חיידקים שהשיגו עמידות למגוון סוגי אנטיביוטיקה, כך שלפעמים הרופאים נשארים מולם חסרי אונים, גובר החשש שהעמידויות האלו יתפשטו גם למינים נפוצים אחרים של חיידקים. בשנים האחרונות, לאחר שהתבררה חומרת הבעיה, חברות התרופות הגבירו משמעותית את מאמציהן לפיתוח אנטיביוטיקות חדשות, אך האם אלו יספיקו להקדים את המגפה הבאה?
כפי שמסביר ד"ר אודי קימרון מבית הספר לרפואה באוניברסיטת תל אביב, "החיידקים מפתחים עמידויות לאנטיביוטיקה בקצב שגדול מזה שבו האנושות מפתחת אנטיביוטיקות חדשות. ובמירוץ כזה אנחנו עלולים בסופו של דבר למצוא את עצמנו מופסדים וחיידק אלים מאוד שיכול להתפשט יכול לגרום למגפה רבת ממדים".

חבר מוריש תכונות לחבר

"העברה אופקית של גנים", אותו ערוץ תקשורת שמאפשר לחיידקים להעביר ביניהם את החסינות מאנטיביוטיקה, גורם לנו להסתכל אחרת על כל הנושא של הורשת תכונות. כבני אדם, אנחנו רגילים שתכונות זה דבר שאנחנו מקבלים בירושה, מההורים. כך שאם בעקבות מוטציה, שינוי קטן ברצף הגנטי, מתפתחת איזו תכונה מועילה חדשה, יידרשו דורות רבים עד שהתכונה הזו תתפשט באופן נרחב באוכלוסייה. אבל לעומתנו, החיידקים מצליחים לעשות את הדברים בצורה פשוטה, וחשוב מזה, מיידית הרבה יותר.
אז איך בכלל אפשר להעביר תכונות לשכנים? מובן שאצל החיידקים זה הרבה יותר פשוט, כי כל החיידק מורכב מתא יחיד ובודד. מרגע שמידע גנטי כלשהו נכנס לתא הזה ופועל בו, התכונות שהגיעו עם הגנים האלו יכולות לשמש את החיידק ולאפיין אותו. לעומת זאת אצלנו, בני האדם המורכבים מסדר גודל של טריליוני תאים, מידע גנטי שייכנס לאחד התאים לא מאוד ישפיע וכנראה שלא יצליח לשנות את התכונות שלנו.
לחיידק בדרך כלל יש כרומוזום ארוך ומעגלי שמכיל את מרבית המידע הגנטי שלו, אבל זה לא הכול. יש לו גם טבעות קטנות וניידות יותר של דנ"א, שנקראות פלסמידים. מה זאת אומרת ניידות? עותקים שלהן יכולים לעבור דרך דופן התא גם לחיידק שכן. כפי שמסביר פרופ' גופנא, "הפלסמידים יכולים לעבור מחיידק לחיידק. אחד עובר לשני ומיד מעביר את עצמו לשלישי, וכן הלאה. כל עוד התאים נמצאים בצפיפות יחסית, הפלסמידים יכולים ממש להתפשט". מביתו החדש, הפלסמיד כבר יכול לאפשר את ייצור החלבונים שיהפכו את החיידק שמארח אותו לחסין לאנטיביוטיקה.

גם אם שני חיידקים קצת רחוקים מדי זה מזה, אין בעיה, הם יכולים לשלוח Pilus – שערות דקיקות "שמקרבות בין החיידקים ויוצרות ביניהם קשר מספיק ארוך כדי שהפלסמיד יוכל לעבור", מסביר פרופ' גופנא. פעם חשבו שהמידע הגנטי ממש עובר דרך השערות האלו, מסביר גופנא, אבל מתברר שברוב המקרים הן דקות מדי, והמידע הגנטי עובר דרך פתחים בדופן התא.
כפי שמתאר פרופ' גופנא, לפעמים התכונות החדשות מתפשטות באוכלוסיית החיידקים הצפופה "כאש בשדה קוצים".

למגר את שיתוף הפעולה

שני חיידקים מקושרים ביניהם בשערית דקיקה לקראת העברת תכונות באופן ישיר
תמונה באדיבות פרופ' אשל בן-יעקב

תפוצתם הנרחבת של ה-Super Bugs -חיידקים חסינים מאנטיביוטיקה, הובילה את מירוץ החימוש הזה למספר ערוצים מקבילים. מדענים מנסים לפתח אנטיביוטיקות חדשות, אבל במקביל גם מנסים למצוא חלופה לאנטיביוטיקות ולהתמודד עם החיידקים בכלים חלופיים.
פרופ' שירי נבון-ונציה מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית באוניברסיטת אריאל מסבירה שבשנים האחרונות, אחד הערוצים שמשמשים להתמודדות עם זיהומים חיידקיים הוא מניעה של ההצטברות שלהם במבנים המכונים ביופילמים…

תמונה: fotolia

המירוץ נגד חיידק העל

חיידקים משתמשים בתקשורת מתוחכמת כדי לפתח עמידות לאנטיביוטיקה. המדע מצא פיתרון: לשבש להם את התקשורת

רקפת תבור | 6 באפריל 2014 | מדע וטכנולוגיה | 13 דק׳

תמונה: fotolia

דמיינו לעצמכם שהיינו מסוגלים לקבל תכונות מאנשים שמסביבנו, ולא רק מההורים שלנו. למשל, בעקבות העברת גנים פשוטה במהלך לחיצת ידיים, נוכל להחליף לפתע את צבע העיניים שלנו, ואפילו להעביר בהמשך את הצבע "המשופר" לילדים העתידיים שלנו, במנגנוני ההורשה המקובלים.
נשמע הזוי? לא אצל החיידקים. בתקשורת מיידית עם חיידקים אחרים בסביבתם הם מפיצים ביניהם מידע גנטי, כלומר מקבלים תכונות ויכולות חדשות מחיידקים השונים מהם לחלוטין, שפשוט נמצאים בסביבה. אולי זה נשמע תמים וחביב, אבל מנקודת המבט האנושית שלנו, זה ממש מסוכן. היכולת הזאת של החיידקים היא אחד הכלים המרכזיים שלהם שמאפשר להם להפיץ במהירות את החסינות מאנטיביוטיקה, בעיקר בסביבות עתירות וצפופות בחיידקים, כמו בבתי החולים למשל.
המאבק בחסינות של החיידקים התחיל כמעט כשהתחלנו להשתמש באנטיביוטיקה עצמה. כשנתיים לאחר שהחל השימוש המסחרי באנטיביוטיקה הראשונה, הפנצילין, התגלו בבתי החולים מינים של חיידקים שפיתחו חסינות מפניה. כך שבסוף שנות ה-40 של המאה הקודמת המין האנושי נכנס למעשה למרוץ חימוש מסוכן שנמשך עד היום. שוב ושוב מפתחים החוקרים תרופות חדשות וחזיתות חדשות במאבק הזה נגד התחסנות החיידקים, אך החיידקים מצליחים במהרה לפתח חסינות מפניהם, ומה שחמור יותר – להפיץ את החסינות הזו ביעילות בקרב מינים רבים ושונים של חיידקים.
דוגמה מסוכנת לכך הם חיידקי ה-E. coli. בדרך כלל הם חיים במעיים שלנו ואפילו עוזרים לנו בתהליך העיכול. אבל מתברר שזן מסויים שלהם הפך בשנים האחרונות לאיום מסוכן. "יש זן מסוים של החיידק E. coli שפיתח עמידויות רבות ובשנים האחרונות הוא השתלט על העולם, הוא נמצא פחות או יותר אצל אחד מכל ארבעה אנשים. אם אצל מישהו חיידק מהזן הזה חלילה יעבור מהמעיים לדם בעקבות ניתוח או משהו כזה, זו צרה צרורה, ממש סכנת נפשות", מתריע פרופ' אורי גופנא מהפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת תל אביב.

כשמתגלים עוד ועוד זנים של חיידקים שהשיגו עמידות למגוון סוגי אנטיביוטיקה, כך שלפעמים הרופאים נשארים מולם חסרי אונים, גובר החשש שהעמידויות האלו יתפשטו גם למינים נפוצים אחרים של חיידקים. בשנים האחרונות, לאחר שהתבררה חומרת הבעיה, חברות התרופות הגבירו משמעותית את מאמציהן לפיתוח אנטיביוטיקות חדשות, אך האם אלו יספיקו להקדים את המגפה הבאה?
כפי שמסביר ד"ר אודי קימרון מבית הספר לרפואה באוניברסיטת תל אביב, "החיידקים מפתחים עמידויות לאנטיביוטיקה בקצב שגדול מזה שבו האנושות מפתחת אנטיביוטיקות חדשות. ובמירוץ כזה אנחנו עלולים בסופו של דבר למצוא את עצמנו מופסדים וחיידק אלים מאוד שיכול להתפשט יכול לגרום למגפה רבת ממדים".

חבר מוריש תכונות לחבר

"העברה אופקית של גנים", אותו ערוץ תקשורת שמאפשר לחיידקים להעביר ביניהם את החסינות מאנטיביוטיקה, גורם לנו להסתכל אחרת על כל הנושא של הורשת תכונות. כבני אדם, אנחנו רגילים שתכונות זה דבר שאנחנו מקבלים בירושה, מההורים. כך שאם בעקבות מוטציה, שינוי קטן ברצף הגנטי, מתפתחת איזו תכונה מועילה חדשה, יידרשו דורות רבים עד שהתכונה הזו תתפשט באופן נרחב באוכלוסייה. אבל לעומתנו, החיידקים מצליחים לעשות את הדברים בצורה פשוטה, וחשוב מזה, מיידית הרבה יותר.
אז איך בכלל אפשר להעביר תכונות לשכנים? מובן שאצל החיידקים זה הרבה יותר פשוט, כי כל החיידק מורכב מתא יחיד ובודד. מרגע שמידע גנטי כלשהו נכנס לתא הזה ופועל בו, התכונות שהגיעו עם הגנים האלו יכולות לשמש את החיידק ולאפיין אותו. לעומת זאת אצלנו, בני האדם המורכבים מסדר גודל של טריליוני תאים, מידע גנטי שייכנס לאחד התאים לא מאוד ישפיע וכנראה שלא יצליח לשנות את התכונות שלנו.
לחיידק בדרך כלל יש כרומוזום ארוך ומעגלי שמכיל את מרבית המידע הגנטי שלו, אבל זה לא הכול. יש לו גם טבעות קטנות וניידות יותר של דנ"א, שנקראות פלסמידים. מה זאת אומרת ניידות? עותקים שלהן יכולים לעבור דרך דופן התא גם לחיידק שכן. כפי שמסביר פרופ' גופנא, "הפלסמידים יכולים לעבור מחיידק לחיידק. אחד עובר לשני ומיד מעביר את עצמו לשלישי, וכן הלאה. כל עוד התאים נמצאים בצפיפות יחסית, הפלסמידים יכולים ממש להתפשט". מביתו החדש, הפלסמיד כבר יכול לאפשר את ייצור החלבונים שיהפכו את החיידק שמארח אותו לחסין לאנטיביוטיקה.

גם אם שני חיידקים קצת רחוקים מדי זה מזה, אין בעיה, הם יכולים לשלוח Pilus – שערות דקיקות "שמקרבות בין החיידקים ויוצרות ביניהם קשר מספיק ארוך כדי שהפלסמיד יוכל לעבור", מסביר פרופ' גופנא. פעם חשבו שהמידע הגנטי ממש עובר דרך השערות האלו, מסביר גופנא, אבל מתברר שברוב המקרים הן דקות מדי, והמידע הגנטי עובר דרך פתחים בדופן התא.
כפי שמתאר פרופ' גופנא, לפעמים התכונות החדשות מתפשטות באוכלוסיית החיידקים הצפופה "כאש בשדה קוצים".

למגר את שיתוף הפעולה

שני חיידקים מקושרים ביניהם בשערית דקיקה לקראת העברת תכונות באופן ישיר
תמונה באדיבות פרופ' אשל בן-יעקב

תפוצתם הנרחבת של ה-Super Bugs -חיידקים חסינים מאנטיביוטיקה, הובילה את מירוץ החימוש הזה למספר ערוצים מקבילים. מדענים מנסים לפתח אנטיביוטיקות חדשות, אבל במקביל גם מנסים למצוא חלופה לאנטיביוטיקות ולהתמודד עם החיידקים בכלים חלופיים.
פרופ' שירי נבון-ונציה מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית באוניברסיטת אריאל מסבירה שבשנים האחרונות, אחד הערוצים שמשמשים להתמודדות עם זיהומים חיידקיים הוא מניעה של ההצטברות שלהם במבנים המכונים ביופילמים…

כתבות נוספות שעשויות לעניין אותך
"אותה פסיכולוגיה שאנחנו משייכים לתחום הריפוי – משמשת עכשיו כנשק נגד הילדים"

מאיה מזרחי

"התקשרנו למשטרה כי קלי הרסה את החדר שלה ופגעה באימה", סיפרו הוריה של קלי בת ה-15 לד"ר...

כעת כל אחד יכול להשמיד את אוכלוסיית היתושים המסוכנים באזורו

רקפת תבור

תושבים בקליפורניה הבחינו בשנים האחרונות שיתושים מסוג "אדס מצרי", המקושרים להופעת נגיף הזיקה הגורם נזק...

האם ניתן לגרום לשרירים להיות עוצמתיים יותר באמצעות כוח המחשבה?

רקפת תבור

דויד ונועה עמדו בפתח הדלת, לבושים בבגדי התעמלות ומוכנים לריצת הערב שלהם. דויד הציב לעצמו מטרה – לשבור את...

טכנולוגיות חדשות להנדסה גנטית של מזון נכנסות כעת בקצב הולך וגובר. מי מפקח על זה?

רקפת תבור

מאות שנים עסק האדם ב"הכלאה". הוא זיווג באופן מלאכותי בין מינים דומים יחסית של צמחים...

עד היום לא הכירה הרפואה המערבית ב"תעלות אנרגיה". כעת מדענים טוענים שמצאו דרך לראות אותן

רקפת תבור

המקורות של "ספר הרפואה הפנימית של הקיסר הצהוב", המוכר גם בשמו הסיני "חואנג...

האם נמצאה דרך לקרוא מחשבות, באמצעות מכונה?

רקפת תבור

"אל תגיד דבר. אני לא רוצה לדעת את שמך, אני לא רוצה לדעת דבר עליך. אני הולך לקרוא את מחשבותיך", אמר ד"ר אמט "דוק" בראון למרטי הצעיר...

לחזור לעבר כדי למצוא את תרופות העתיד

רקפת תבור

אינגריד בונילה (Bonilla), סטודנטית לרפואה באוניברסיטה הרפואית של דרום קרולינה, השתתפה ב-2014 במחקר שבחן את השפעותיו של בושם המופק...

האם מתברר שאלצהיימר היא למעשה מחלה שונה ממה שחשבנו?

רקפת תבור

זה עשרות שנים שחוקרים מנסים להבין את המנגנון המסתורי הגורם למחלת האלצהיימר. עד היום הם הצליחו לשים אצבע על מאפיין...

שתפו: