מחקר בטכניון חושף כיצד פטריות פתוגניות כמו Candida albicans ו-Candida auris שואבות הֵם מתאי הדם, ומציע אסטרטגיות טיפול חדשות לשיבוש התהליך
כיצד אורגניזמים גורמי מחלות מצליחים לשרוד בגוף האדם? התשובה על שאלה זו אינה מובנת מאליה, כיוון שהסביבה הפנימית בגוף יוצרת מחסום טבעי בפני פלישתם. אחד המרכיבים החשובים של המחסום הזה הוא מחסור בחומרי הזנה חיוניים, כמו ברזל.
ברזל, מרכיב הכרחי לפעילות ביוכימית בסיסית, נמצא בגוף בעיקר במולקולת ההֵם (heme), שהיא ליבת ההמוגלובין ותפקידה לשאת חמצן בדם. אורגניזמים גורמי מחלה, הנקראים גם פתוגנים, מנסים לנצל לטובתם את המשאב הזה.
פרופ’ דניאל קורניצר מהפקולטה לרפואה על שם רות וברוך רפפורט בטכניון חוקר בשנים האחרונות את המנגנונים המולקולריים שבאמצעותם פטריות פתוגניות כגון Candida albicans ו-Candida auris מצליחות לקלוט הֵם מתאי המאכסן ולעשות בו שימוש. הפטריות מנצלות את ההֵם כמקור לברזל ואף משתמשות במולקולה כפי שהיא, בשלמותה. זהו תהליך מתוחכם להפליא, המציע לנו הזדמנות להבין לעומק כיצד פולשים מצליחים להתגבר על מחסומי ההגנה של הגוף.
מה השאלה? כיצד נוכל למנוע מפטריות פתוגניות להשתלט על מקורות ברזל בגופנו לטובתן?
מנגנון העברה חוצה ממברנות
בעזרת מענק מהקרן הלאומית למדע (ISF), קורניצר וצוותו מנסים לפענח את שרשרת ההעברה של ההֵם מהסביבה החיצונית אל תוך תאי הפטרייה. בתהליך ההעברה מעורבים חלבונים מסוג CFEM, חלבונים ממברנליים וחוץ-תאיים המסוגלים לקשור הֵם. כמה מהחלבונים הללו מופרשים לסביבה, אחרים משובצים בדופן התא או בקרום התא, ויחד הם יוצרים שרשרת מולקולות המעבירות את ההֵם זו לזו במעין “מירוץ שליחים” מולקולרי. בנקודת הסיום שני חלבונים (Frp1 ו־Frp2), השייכים למשפחת הרדוקטאזות, מכניסים את מולקולת ההֵם מכילת הברזל לתוך תא הפטרייה.
“הצלחנו לפתח שיטות הדמיה פלואורסצנטית שיאפשרו לנו לעקוב בזמן אמת אחר מיקום החלבונים האלה, ולראות מתי ואיך הם מגיבים לנוכחות הֵם בסביבה,” מסביר קורניצר. “כך נוכל להבין כיצד המערכת כולה מתארגנת בתגובה לגירויים חיצוניים כמו מחסור בברזל או הופעת ההֵם.”
המאבק ב-Candida auris – פתוגן מתפרץ ומדאיג
לצד העבודה על Candida albicans, צוות המעבדה חוקר גם מין עמיד יותר ששכיחותו הולכת וגדלה בשנים האחרונות: Candida auris. זהו מין שהתפרץ לפני כעשור בלבד ועורר דאגה ברחבי העולם בשל עמידותו לטיפולים אנטי־פטרייתיים רבים. Candida auris היא פטרייה החיה בדרך כלל בסביבה, מחוץ לגוף האדם, ואף על פי כן היא מסוגלת לשרוד בטמפרטורות גוף אנושיות גבוהות יחסית – תכונה נדירה יחסית בפטריות. ייתכן שהפטרייה רכשה את היכולת הזאת בעקבות הסתגלות לטמפרטורות סביבה גבוהות יותר בשל שינויי האקלים.
החוקרים משתמשים בשיטות מחקר מתחום הגנטיקה כדי להכיר טוב יותר את המנגנונים האחראים לתכונותיה המיוחדות של הפטרייה. הם מקווים כי מידע זה יאפשר פיתוח תרופות שיפגעו במנגנונים אלה וברכיביהם.
פוטנציאל טיפולי – לא להרוג, אלא לשלול משאב חיוני
השלב הבא במחקר כולל לא רק תצפיות ודימות, אלא גם בדיקות של חומרים כימיים העשויים לפעול כמעכבים של קליטת הברזל בתאי הפטרייה. כמה מהחומרים הללו הם תרופות מוכרות, כגון אספירין ונפרוקסן, שניסויים במעבדה הראו כי הם משבשים את פעילות החלבונים הקושרים הֵם. האפשרות לחסום את המערכת ולגרום לחסר ברזל בפטרייה עשויה להוביל לגישה טיפולית חדשה, שאינה מבוססת על השמדה ישירה של הפתוגן אלא על שלילה של משאב חיוני לקיומו.
אפשרות אחרת היא לנסות לנצל את מערכת קליטת ההֵם כדי להחדיר לתאי הפטרייה תרופות אנטי־פטרייתיות, גישה שאפשר לכנות ״הסוס הטרויאני״. שיטה זו, המצריכה הבנה מפורטת של המערכת, תאפשר להשתמש במינונים נמוכים בהרבה של תרופות רעילות אלה. במקום להציף את גוף החולה בכמות גדולה של תרופה, יהיה אפשר לתת לו כמות קטנה של התרופה, שתיקלט ביעילות בתאי הפטרייה ותפגע בהם.
החוקרים משתמשים בשיטות מחקר מתחום הגנטיקה כדי להכיר טוב יותר את המנגנונים האחראים לתכונותיה המיוחדות של הפטרייה. הם מקווים כי מידע זה יאפשר פיתוח תרופות שיפגעו במנגנונים אלה וברכיביהם.
מבט קדימה
המחקר הנוכחי הוא צעד נוסף בדרכנו להבנת הבסיס המולקולרי של יחסי פטרייה־מאכסן, ובפרט של המאבק על ברזל – משאב נדיר וחיוני בגוף. בעידן שבו הזיהומים הפטרייתיים הם איום הולך וגובר והעמידות לתרופות מרקיעה שחקים, הבנת המסלולים הביוכימיים של הפתוגנים עשויה להיות המפתח לפיתוח אסטרטגיות הגנה חדשות.
“לפתוגנים תמיד יהיה יתרון אבולוציוני – אבל ככל שנבין את הכלים שלהם טוב יותר, כך נוכל להציע פתרונות מדויקים יותר,” מסכם קורניצר.
