מתנות מן הים: מולקולות מאלמוגים במקום אנטיביוטיקה

מוגלה, דלקת גרון וגם שחפת, רוב המחלות הזיהומיות מתאפיינות בצבר של חיידקים מזהמים שיכולים להיות עקשנים ועמידים לאנטיביוטיקה. חוקרים מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב מצאו שיטה נוספת להילחם בחיידקים אלו בעזרת מולקולות ממקור טבעי שנמצאו באלמוגים. ממצאי המחקר פורסמו בכתב העת BMC Biology.

קבוצות חיידקים הנמצאות במקום קבוע מכירות ביניהן באמצעות תקשורת המבוססת מולקולות כימיות. על בסיס אופן התקשרות זה הנקרא 'חישת מניין', קבוצת מחקר של פרופ' אריאל קושמרו בהובלתה של ד"ר קרינה גולברג מהמעבדה לביוטכנולוגיה סביבתית, במחלקה להנדסת ביוטכנולוגיה באוניברסיטת בן-גוריון בנגב, פנתה לטבע ובחנה את השאלה האם ניתן להיעזר בתכונות התקשורת הללו על מנת לעכב חיידקים מזיקים?

ביופילם, היא שכבת "דבק" שמאופיינת בריכוז חיידקים גבוה שיכולים לתקשר ביניהם ובכך ליצור הגנה מפני הסביבה, כולל אנטיביוטיקות והמערכת החיסונית. על מנת לנסות ו''לשבור'' את ההגנה הזו נאספו ובודדו מעל 120 חיידקים שחיים על אלמוגים בסמוך למכון הבין-אוניברסיטאי למדעי הים באילת. לאחר בדיקות מעבדה הצליחו החוקרים למצוא בחיידקים מולקולות כימיות מקבוצת הביסאינדול (BISINDOLE) שמשנות את תכונות החיידקים המזיקים ואת האפשרות ליצור את מבנה הביופילם.

"החיידקים שמצאנו על האלמוגים מפרישים את המולקולות הללו שיודעות באופן סלקטיבי לפגוע בתכונות האלימות של חיידקים מזיקים", מספרת ד"ר גולברג. "המולקולות שנמצאו ייחודיות בכך שהן  מחלישות את היכולת של חיידקים עמידים להזיק ללא הריגתם. המולקולות משבשות את התכונות אשר מבוקרות ע״י תקשורת בין חיידקית ובכך עוזרות למנוע מאותם החיידקים לייצר ביופילם העמיד לאנטיביוטיקה. בנוסף, המולקולות מפחיתות את הרעילות של חיידקים אלו, את תכונותיהן האלימות והן אף גורמות לאנטיביוטיקה, (כדוגמאת טוברמיצין), לעבוד בצורה טובה יותר ובסופו של דבר להרוג את החיידקים גם כאשר הם במבנה של ביופילם".

במחקר נבדקו ארבעה זני חיידקים פתוגניים הידועים בעמידותם הגבוהה לאנטיביוטיקה וביכולתם לגרום לזיהומים חמורים, בעיקר בבתי חולים. המחקר עצמו עסק בשני חיידקים עיקריים Pseudomonas aeruginosa ו- Acinetobacter baumannii, שזכו להתמקדות מיוחדת בזכות הקטלניות הגבוהה שלהם והקשר הישיר לזיהומים כרוניים בריאות ובזרם הדם.

השילוב של מולקולות הביסאינדול עם החיידקים הפחית משמעותית את האלימות של החיידקים ובשילוב עם אנטיביוטיקה (טוברמיצין), נמצא כי אחת המולקולות מגבירה את חדירת האנטיביוטיקה לביופילם ומאפשרת הרג אפקטיבי יותר של החיידקים.

"החידוש המרכזי במחקר הינו פיתוח של אסטרטגיית טיפול חדשה בחיידקים גורמי מחלה שבה ניתן לשנות את התכונות האלימות של החיידקים, וזאת מבלי להרוג אותם. עד כה טיפולים ע״י שימוש באנטיביוטיקה גורמים להרג של החיידקים ו/או לעליה בעמידות לאנטיביוטיקה וגם עלולים לפגוע בחיידקים טובים שמהווים חלק מהמיקרוביום האנושי'',  הסביר פרופ' אריאל קושמרו מנהל המעבדה לביוטכנולוגיה סביבתית באוניברסיטת בן-גוריון בנגב.

תוצאות המחקר מציגות גישה חדשנית בה שילוב של חומרים טבעיים משבשי תקשורת כימית בחיידקים יכול לעזור לנו בהתמודדות עם חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה. המחקר יכול לקדם אותנו צעד נוסף לעבר  פיתוח תרופות חדשות ויעילות שיכולות לפעול ללא פגיעה בחיידקים חיוניים. 

קבוצת המחקר כללה את: קרינה גולדברג, בת-אל קגן, מרילו שגן, נטע שמש, אסתי קרמרסקי-וינטר, ענת בן-צבי, יפה מזרחי נבנצאל  ז''ל, רוברט ס. מארקס, אריאל קושמרו מאוניברסיטת בן-גוריון שבנגב, וכמאל אלווארזאקי מהמחלקה להנדסת חומרים באוניברסיטת נניאנג, סינגפור.