מחקר חדש שמתפרסם בכתב העת היוקרתי Nature, מצא כי חיידקים הנמצאים במצב כאוטי רגישים פחות לטיפול תרופתי סטנדרטי. החוקרים פיתחו מודל סטטיסטי המנבא את תוצאות הטיפול האנטיביוטי, ובהתאם מציעים אסטרטגיה טיפולית חדשה: הכנסה מכוונת של החיידקים למצב כאוטי – וריפוי התאים באמצעות תרופות המותאמות במיוחד למצב זה
מחקר ישראלי חדש התחקה אחר התנהגות התאים במצבים כאוטים, במטרה לשפר את איכות הטיפול הרפואי. תוצאותיו התפרסמו לאחרונה במאמר בכתב העת הבינלאומי Nature (Observation of universal “ageing” dynamics in antibiotic persistence). המחקר נערך בהובלת פרופ’ נטלי בלבן ממכון רקח לפיזיקה, עם הסטודנט יואב קפלן וקבוצת מחקר ביו-תחומית מגוונת הכוללת סטודנטים בתוכנית תלפיות (שקד רייך ואליק אוסטר), ד”ר לביופיזיקה (אורית גפן) וד”ר לביולוגיה (אירה רונין). ממצאי המחקר מספקים גישה חדשה לתיאור הפרעות במצב התאי. בעוד שעד היום, הדעה הרווחת בתחום הייתה שמדובר במנגנון הגנה מסודר שמונע מהחיידקים להתחלק באופן תקין, אך למעשה מדובר בכאוס לא מתוכנן. פרופ’ בלבן מסבירה כי “גם כשאנחנו מתגברים על מחלה מסוימת, הטיפול התרופתי כיום, אינו מסוגל להרוג את כלל החיידקים “הרעים”. נמצא שאנטיביוטיקה לדוגמא, מכניסה חיידקים מסוימים למצב של הפרעה בתפקודם והופכת אותם לרגישים פחות לטיפול החוזר. ולכן שילוב בין חומרים המכניסים חיידקים למצב כאוטי, לבין תרופות הפוגעות בחיידקים דווקא במצב הזה, יוכל לנצל את מצבם בצורה חכמה כדי לרפא את המחלה”.
חיידקים נחשפים על בסיס יומי לתנאי קיצון של קור, חום, מחסור באוכל ועוד. למזלם (ולעיתים לחוסר מזלנו), האבולוציה גרמה לפיתוח מנגנוני הגנה מתוחכמים מאוד עבורם: בתגובה לקור חיצוני הם מייצרים חומרים מגני קור ובתנאי חום – מייצרים חומרים המגנים בפני החום, ועוד. התפישה הרווחת הינה שמנגנוני ההגנה של חיידקים יפעלו כשורה – או שהחיידק ימות. צוות החוקרים גילה מצב ביניים חדש של חיידקים, לאחר חשיפה לתנאי קיצון: “מצב כאוטי”, מצב פנימי המאופיין בהפרעות המצב התאי. מצב זה נוצר בחיידק כאשר מנגנוני ההגנה שלו מוצפים ולא מצליחים להתגבר על תנאים סביבתיים קשים. למרות זאת הוא לא מת, אלא מפסיק להתחלק ונכנס למצב שבו מערכותיו נמצאות במצב כאוטי. מסתבר שדווקא במצב שכזה חיידקים המפסיקים להתחלק מוגנים יותר נגד אנטיביוטיקה, בגלל שרבות מהן נועדו לפגוע בתהליך החלוקה של חיידקים. יתרה מזו, רוב התהליך לפיתוח אנטיביוטיקה נבדק על חיידקים מתחלקים ולא במצב כאוטי.
כחלק מהמחקר שיתופו החוקרים פעולה עם פרופ’ עודד אגם, מהפקולטה למתמטיקה ולמדעי הטבע באוניברסיטה העברית, המתמחה בתאוריה של פיזיקה סטטיסטית. יחדיו הם הצליחו לפתח מודל סטטיסטי שביכולתו לנבא את תוצאות הטיפול האנטיביוטי. “אחד מסימני ההיכר של הפרעות במצב התאי הוא שחיידקים זהים, למשל חיידקים תאומים בעלי אותו DNA, מתחילים להתנהג בצורה שונה מאוד שהרופאים מתקשים להבינו ובכך גם יורדת יעילות הטיפול התרופתי”, מסבירה פרופ’ בלבן. “למעשה, מדובר בכיוון חשיבה חדש, לפיו דווקא הפיזיקה הסטטיסטית מסוגלת להבין את התנהגות תאים במצבי לחץ ובכך לשפר את יעילות הטיפול במחלות שונות. ”
בדרך זו, החשיפה והאפיון הכמותי של הפרעות במצב התקין של התאים תאפשר פיתוח טיפולים רפואיים טובים יותר בעתיד. החוקרים מקווים שניתן יהיה לנצל את התכונות הכלליות של “מצב הבלגן התאי”, גם לשם מציאת שילובים חכמים לטיפול במחלת הסרטן. “נוכל לחסל תאים לא רק במצבם הרגיל, אלא גם כאשר הם נמצאים במצב לא סטנדרטי וחמקמק – דבר שעשוי לשפר את הטיפול התרופתי ובכך לסייע לנו לחזור לשגרת חיים רגילה בהקדם האפשרי”, מסכמת פרופ’ בלבן.
