תלמידת מחקר ישראלית פיתחה שיטה מהירה וזולה לזיהוי חיידקי אנתרקס, שייתכן כי אפשר יהיה ליישמה בתנאי שטח
אוריאל בריזון
חיידק אנתרקס. הזיהוי בעזרת השיטה החדשה יארך 20 דקות בלבד
קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/zihuyanthrax.html
קילוגרם אחד של אבקת חיידקי אנתרקס המפוזרת מעל עיר גדולה יכולה לגרום למותם של עשרות ואפילו מאות אלפי אנשים. מספר האנשים שניתן להציל בעת מתקפה ביולוגית תלוי במידה רבה ביכולת לזהות במהירות ובדיוק את סוג החיידק התוקף, ומאמצים רבים מושקעים בשנים האחרונות בפיתוח כלים לזיהוי מהיר ואמין של חומרי לחימה ביולוגיים.
מירי דזנציאולסקי, סטודנטית לתואר שני בביולוגיה באוניברסיטת תל אביב וראש מדור גילוי וזיהוי של חומרי לחימה בלתי קונוונציונליים בצה”ל, פיתחה בעבודת המחקר שלה שיטה חדשנית לגילוי חיידקי אנתרקס. השיטה פותחה בהנחייתם של הפרופסורים יהודית רשפון ועזרא יגיל, והיא כוללת שימוש בנגיפים המפרקים את החיידק וחושפים את מרכיביו לבדיקה אלקטרוכימית. השיטה החדשה עשויה לאפשר פיתוח של אמצעים מתקדמים לזיהוי חומרי לחימה ביולוגיים שיהיו מהירים, מדויקים וזולים יותר מאלה הקיימים כיום.
כדי להתחיל בטיפול באוכלוסייה שנחשפה למתקפה ביולוגית יש לזהות את עובדת קיומה של המתקפה מוקדם ככל האפשר, לנתח את אופיה, לאמוד את גודל השטח הנגוע ולקבוע את ריכוז החיידקים בו ואת סוגם. אולם ישנן כמה בעיות בתהליך הזיהוי של חומרי לחימה ביולוגיים. ראשית, פרק הזמן הנדרש לשם כך: בניגוד לחומרי לחימה כימיים, שאותם ניתן לזהות בדרך כלל במהירות, שיטות לזיהוי חיידקים הן מורכבות יותר ודורשות זמן רב יותר. הבעיה השנייה היא שהבדיקות הביולוגיות נדרשות לספק מידע רב: ישנם תתי זנים רבים של אנתרקס ושל חיידקים אחרים העלולים לשמש במתקפה ביולוגית, וכדי לתת לחולים את הטיפול הרפואי המתאים יש לזהות את הזן הספציפי שבו נעשה שימוש. הבעיה השלישית היא הקושי בהשגת דגימה “נקייה” של החיידקים: בדגימות מהשטח יימצאו תמיד גם בעלי חיים מיקרוסקופיים אחרים, המתקיימים בסביבה בצורה טבעית.
בשל הקשיים הללו, אמצעי הזיהוי הקיימים כיום הם בעייתיים. זיהוי מדויק ואמין ניתן להשיג באמצעות מכשירי מעבדה יקרים, גדולים ומסורבלים, אך זיהוי בשיטה הזאת עלול להימשך כמה ימים. מכיוון שהדרך להתמודד ביעילות עם מתקפה ביולוגית היא לבחון את השטח הנגוע במהירות ובנקודות רבות, מכשירי המעבדה אינם רלוונטיים למשימה.
קיימים כיום אמצעים ניידים שבהם ניתן לצייד את אנשי כוחות הביטחון המגיעים לאתר ההתקפה, אך אמצעים אלה אינם אמינים, מחירם גבוה מכדי שאפשר יהיה לצייד בהם אנשים רבים והזמן הנדרש להם לזיהוי עדיין ארוך מהרצוי (כשעה בממוצע). מאמץ מחקרי מושקע לפיכך בפיתוח שיטת זיהוי אמינה ומהירה, שתופעל באמצעי נייד וזול.
זיהוי חיידקים נעשה בדרך כלל באמצעות יצירת תרבית. מניחים דגימה המכילה חיידקים בצלחת עם חומר מזון וממתינים להתרבות החיידקים. לאחר שנוצרת מושבה גדולה אפשר לבחון אותה במיקרוסקופ, לבדוק את תגובתה לחומרים שונים ואף להזריק את החיידקים לחיית מעבדה כדי לבחון אם מתפתחת בה מחלה. אולם תהליך כזה נמשך שעות רבות או ימים ואינו מתאים לזיהוי מהיר. מאותה סיבה אי אפשר להיעזר בשיטות מתקדמות ומדויקות לזיהוי חיידקים, המבוססות על ניתוח החומר הגנטי של תא החיידק או על זיהוי המרכיבים הכימיים הכלולים בתא.
באחרונה פותחו שיטות לזיהוי חיידקים באמצעות שימוש בתהליכים ביולוגיים. השם החם במחקר בתחום זה הוא הבקטריופאז' – נגיף התוקף חיידקים. כשם שקיימים נגיפים שתוקפים סוג מסוים של תאים בגוף, כך קיימים נגיפים המותאמים לתקוף חיידקים מסוג מסוים בלבד. כמעט כולם זוהו כבר. הבקטריופאז'ים עשויים לחולל מהפכה בתחום זיהוי החיידקים בשל יכולתם לפרק את תא החיידק במהירות בלי לגרום נזק לחומרים המוכלים בתא, המאפשרים לזהותו.
דזנציאולסקי בחנה בתחילה שיטות שונות לזיהוי כימי של חיידקי אנתרקס. “רק לאחר מכן”, היא אומרת, “עלה הרעיון לנסות להשתמש בבקטריופאז'ים”. התהליך החדש שפיתחה כולל שני שלבים: שלב המבוסס על תגובה ביולוגית ושלב המבוסס על תגובה אלקטרוכימית.
בשלב הראשון מוכנסים בקטריופאז'ים לדגימה שנלקחה מהשטח הנגוע והושרתה בנוזל. הבקטריופאז' מאתר חיידקי אנתרקס, חודר לתוכם, מתרבה ובסופו של דבר גורם להשמדתם ולפירוקם. עם מותם של החיידקים נשפכים חומרים שונים מתוך תאי החיידקים אל נוזל הדגימה. בשלב השני מוסיפים לדגימה תרכובת של חומר סוכרי וחומר מעודד חמצון, שיוצרה במיוחד כך שתיצור תגובה רק עם אנזים ספציפי הקיים בתוך תאי חיידקי האנתרקס. כאשר האנזים נמצא בדגימה, מתרחשת תגובה אלקטרוכימית – נוזל הדגימה מאפשר הולכה של אלקטרונים ומעבר זרם חשמלי. את הזרם ניתן למדוד מיד באמצעות מד זרם המחובר למתקן דגימה. בהעדר האנזים לא תתרחש תגובה והבדיקה תציין כי לא קיימים חיידקים מהסוג הנבדק בדגימה.
לשיטה יש יתרונות רבים. ראשית, היא ספציפית מאוד מכיוון שלכל זן של חיידק קיים בקטריופאז' מיוחד ורק השימוש בו יגרום לתגובה חיובית. בדיקה של כמה דגימות באותו זמן, באמצעות בקטריופאז'ים המתאימים לזנים שונים של אנתרקס, יכולה לזהות במהירות באיזה זן מדובר. יתרונות נוספים של השיטה הם מהירותה (הבדיקה נמשכת כעשרים דקות) ומחירה הזול (הבקטריופאז'ים והחומרים הכימיים אינם יקרים). יתרון חשוב נוסף הוא שאין כל בעיה לערוך את הבדיקה בתנאי שדה הודות לעמידותם של כל החומרים ולמשקלה הקטן של ערכת הבדיקה. אף שהניסויים נערכו בדגימות של חיידקי אנתרקס, אפשר יהיה להתאים את השיטה לזיהוי של חיידקים מסוגים שונים.
השיטה מוגבלת לזיהוי זנים מוכרים של חיידקי אנתרקס, שבעבורם הוכנו מראש בקטריופאז'ים מתאימים. היא לא תוכל לזהות זנים לא ידועים של חיידקים. “זהו מרוץ חימוש”, אומרת דזנציאולסקי. “גופי המודיעין מנסים להשיג מידע על פיתוח של חומרי לחימה ביולוגיים חדשים, ואנו משקיעים מאמצים להיערך בהתאם”. היא מוסיפה, כי כדי לייצר זן חדש ואפקטיווי של חיידק למטרות לוחמה נדרשים ידע רב וציוד מורכב.
דזנציאולסקי משערת שעל בסיס שיטת הזיהוי החדשה אפשר יהיה לפתח מכשיר בדיקה בגודל של טלפון נייד. המכשיר יתחבר למחשב נישא ויספק נתונים על הזרם החשמלי שנמדד במבחנת הדגימה. “ניתן יהיה לצייד במכשיר מסוג זה צוותים רבים של גילוי וזיהוי”, אומרת דזנציאולסקי, “ולקבל כמות גדולה של נתונים מדויקים על המתקפה הביולוגית בתוך פחות מחצי שעה”.
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~642191511~~~41&SiteName=hayadan
