חיידקים מפתחים "מנגנון השהייה" לצורך התחמקות מאנטיביוטיקה

מחקר חדש באוניברסיטה העברית עוקב אחרי תהליכי האבולוציה של חיידקים החשופים לאנטיביוטיקה בעזרת גישה פיזיקאלית לבעיות ביולוגיות ומגלה כיצד חיידקים נאבקים בתרופה

אנטיביוטיקה. איור: shutterstock
אנטיביוטיקה. איור: shutterstock

האנטיביוטיקה שינתה את פניה של הרפואה המודרנית, אולם היעילות שלה מאוימת על ידי יכולתם ההולכת וגוברת של חיידקים להתמודד איתה. השימוש הנרחב באנטיביוטיקה מעודד תהליכים אבולוציוניים בחיידקים, במהלכם הם מפתחים אסטרטגיות התמודדות עם תרופות אלה. השינויים האבולוציוניים עלולים להוביל לעמידות מלאה של החיידקים לתרופה אנטיביוטית מסוימת, או להפחתת היעילות של תרופות אנטיביוטיות.

חוקרים מהמכון לפיזיקה באוניברסיטה העברית עקבו אחרי התהליך האבולוציוני שעברו חיידקים שנחשפו לריכוזים גבוהים של אנטיביוטיקה. החוקרים מצאו כי החיידקים שרדו הודות למוטציות גנטיות, שהלכו והתקבעו באוכלוסייה במשך הזמן. מוטציות אלה אפשרו לחיידקים לפתח "מנגנון השהייה" המעכב את התחלת גדילתם לזמן מסוים, ובכך מגביר את עמידותם לתרופה. לאור התוצאות, פיתחו החוקרים מודל מתמטי של התהליך: המודל הוביל אותם להשערה כי מתן האנטיביוטיקה בתדירות קבועה, מאפשר לחיידקים "לחזות" את הופעת התרופה, ולהשהות את גדילתם לפרק הזמן הנדרש כדי לשרוד.

המחקר בוצע במעבדתה של פרופ' נטלי בלבן במכון רקח לפיזיקה בפקולטה למדעי הטבע של האוניברסיטה העברית, על ידי הדוקטורנט עפר פרידמן ובשיתוף עם חוקרים ממכון ברוד בהרווארד וב-MIT. המחקר התפרסם בכתב העת Nature.

כדי לבדוק את השערתם, החוקרים חשפו מדי יום אוכלוסייה של חיידקים לאנטיביוטיקה למשך שלוש שעות. כבר לאחר עשרה ימים הם נוכחו כי החיידקים משתמשים בטקטיקת הישרדות חדשה: כתוצאה מהחשיפה למחזורים חוזרים ונשנים של טיפולים אנטיביוטיים, החיידקים פיתחו "דפוס השהייה" שגרם לעצירת גידולם במשך חשיפתם לתרופה. האנטיביוטיקה בה השתמשו החוקרים תוקפת את החיידקים במהלך גידולם, ולכן עצירת הגידול התבררה כאסטרטגיה יעילה ביותר.

התוצאות הראו כי החיידקים יכולים לפתח סבילות (tolerance) בתוך ימים ספורים. זו הפעם הראשונה שמחקר מראה כי חיידקים יכולים לפתח מנגנון להשהיית הגדילה, במטרה לשרוד חשיפה לאנטיביוטיקה.

כדי לבדוק את השערתם, החוקרים בחנו שלוש אוכלוסיות חיידקים נפרדות, וחשפו אותן לאנטיביוטיקה מדי יום במשך פרקי זמן שונים, של 3, 5 או 8 שעות. למרבה הפלא, כל אחת מהאוכלוסיות התאימה את עצמה על ידי הארכת ההשהיה בהתאם למשך החשיפה לאנטיביוטיקה.

הבנה זו של הדרך שבה החיידקים מסתגלים לטיפולים אנטיביוטיים עשויה לסייע למדענים לשפר את הטיפולים האנטיביוטיים בעתיד.

בשלב הבא, לאחר שזיהו את המוטציה האחראית למנגנון ההשהיה של החיידקים, החוקרים מעוניינים לאסוף נתונים קליניים כדי לבדוק אם המנגנון הזה פעיל גם אצל אנשים שמטופלים באנטיביוטיקה. הניסוי עשוי להשפיע על הדרך שבה רופאים יטפלו באמצעות אנטיביוטיקה – למשל, שינוי התדירות שבה ניתנת התרופה. המנגנון שהתגלה עשוי גם להסביר את כישלונם של טיפולים אנטיביוטיים במספר מחלות. בעתיד, עשויה התגלית להוביל לפיתוח ולשימוש בתרופות ששומרות על רמות ריכוז קבועות בגוף.

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

7 תגובות

  1. במבה
    חוץ מאמירות חסרות תוכן, יש לך משהו חכם להגיד?
    בינתיים אתה כמו אהוד, מנסה לפגוע בכל מי שלא חושב כמוך.

  2. בקשת עזרה
    לחיידקים אין מוח.
    חוץ מזה, גם כתוב: "לאחר שזיהו את המוטציה…"

    ניסים
    עוד פעם: לא שאלו אותך מה קראת בויקיפדיה ולא הבנת.
    שאלו אותך שאלה קונקרטית.

  3. בקשת עזרה
    השאלה למה אתה מתכוון במילה "מוח". מוח כמו שלנו, וגם של חיות פשוטות יותר, מורכב מתאי עצב. יש תולעים שהמוח שלהם מכיל פחות מ-1000 תאים ויש מוח אנושי שמכיל כ-100 מיליארד תאים.

    מצד שני – ההסבר למנגנון הגנטי יותר מורכב מ"מוטציות אקריות". צריך גם ירושה וגם ברירה. בוא נתחיל בדוגמא פשוטה – תאר לך שלחיידק יש איזו שהוא מנגנון מחזורי שהתפתח בעקבות סיבה כלשהו (גאות ושפל, יום ולילה, שינה וקימה של בעל החיים שהוא שוכן בה – ובמקרה שלנו – זמן האכילה של בני אדם, שזה הזמן שלוקחים תרופות). נניח שיש גנים ששולטים על זמן המחזור של מנגנון זה, ושמוטציות אקראיות משנות זמן זה. אז – לא מן הנמנע שיווצרו חיידקים שמתוזמנים לפי זמן לקיחת האנטיביוטיקה.

    יש מקרים יותר מדהימים. ישנם פרפרים שנודדים ממקסיקו לצפון אמריקה וחזרה. זמן הנדידה הוא מספר דורות בחיי הפרפרים, וכל דור בעצם צריך לנווט בחלק אחר מהדרך. גם הפטנט הזה התפתח בעזרת האבולוציה, למרות שכאן ההסבר כנראה יותר מורכב.

    שים לב שיש מנגנונים ששימשו בעבר למטרה אחת, ובמשך הזמן "עברו הסבה" לשימוש אחר. הסתכל על הזנב של בעלי החוליות ותחשוב כמה תפקידים שונים יש לזנב אצל בעלי חיים אחרים (בסביבות 10 אני חושב).

  4. מי שמבין, יכול להשיב על השאלה. האם זה מנגנון אקראי של מוטציה, או שיש לחיידק איזה 'מח' שבונה את מערך ההגנה הזה. תודה.

  5. אני מניח שהחיידקים אינם מפתחים עמידות אלא שבגלל הקצב המהיר של התרבות יצירת מוטציות, נוצרות גם מוטציות עם מנגנון השהיה שבתנאים מתאימים היא הופכת לדומיננתית

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן