זיהוי עמידות לתרופות מתוך ניתוח הגנום של החיידק

תוכנה חדשנית הפועלת על מחשב נייד או מחשב לוח ללא כל צורך בניסיון מקצועי, תוכל לנתח את מלוא הצופן הגנטי של חיידק תוך שלוש שניות, זאת לאחר שדגימת החיידק שהתה בתרבית והדנ"א שלה הורצף.

עמידות חיידקים לאנטיבוטיקה. צילום:shutterstock
עמידות חיידקים לאנטיבוטיקה. צילום:shutterstock

[תרגום מאת ד"ר נחמני משה]

מדענים מאוניברסיטת אוקספורד הצליחו לפתח תוכנת מחשב קלה לשימוש המסוגלת לנתח במהירות את הדנ"א של חיידק מתוך דגימה שניטלה מחולה ולחזות אילו מסוגי האנטיביוטיקה הקיימים יצליחו להדביר את המחלה, ואילו יהיו עמידים בפני התרופות. התוכנה מופעלת כעת באופן ניסיוני בשלושה בתי-חולים בבריטניה במטרה לבחון אם היא אכן תוכל לזרז את האבחון של מחלות זיהומיות העמידות בפני תרופות ולאפשר לרופאים לבחור באופן יעיל יותר את התרופות האנטיביוטיות המתאימות ביותר. התוכנה החדשנית, הפועלת על מחשב נייד או מחשב לוח ללא כל צורך בניסיון מקצועי, תוכל לנתח את מלוא הצופן הגנטי של חיידק תוך שלוש שניות, זאת לאחר שדגימת החיידק שהתה בתרבית והדנ"א שלה הורצף במלואו.

מחקר שנערך על יותר מ-4,500 דגימות שניטלו מחולים, ואשר פורסם בכתב-העת המדעי Nature Communications, הראה כי התוכנה אכן הצליחה לחזות בהצלחה את העמידות של שני סוגי חיידקים קטלניים שאינם מגיבים לתרופות אנטיביוטיות, Staphylococcus aureus (MRSA) וכן שחפת (TB). זיהומים העמידים בפני תרופות אנטיביוטיות מהווים איום רציני על הבריאות העולמית ובעתיד אף עלולים לגרום לכך שלא יהיה ניתן לטפל בזיהומים חריפים ומסכני-חיים. בעיה זו מתהווה דרך ברירה טבעית – בדומה לזנים אחרים, חיידקים מתפתחים ומשתנים בקביעות דרך שינויים קלים ברצף הדנ"א שלהם. חלק מהשינויים הללו הופכים אותם לעמידים בפני תרופות מסוימות, מה שהופך אותם לכאלה שבסבירות גבוהה יותר יישרדו ויעבירו הלאה את תכונת העמידות שלהם לחיידקים אחרים.

אחת מהדרכים הטובות ביותר למנוע את התפשטותם של חיידקים עמידים היא להבטיח שהחולים בהם יקבלו טיפול באופן מידי באנטיביוטיקה המתאימה ביותר. אולם, על מנת למצוא מהו הזן המסוים הגורם לזיהום ואילו תרופות הן המתאימות ביותר כנגדו, הרופאים חייבים לבצע בדיקות עמידות לתרופות במסגרתן סוגי אנטיביוטיקה שונים ניתנים לחיידקים בצלחת פטרי במטרה למצוא את היעילה ביותר בהדברתם. תהליך כזה עשוי להימשך ימים, או אפילו חודשים במקרים של זיהומים המתפתחים באיטיות, כמו זיהום השחפת. מדענים סבורים כי הם יצליחו לקבל את אותו המידע ובמהירות רבה יותר באמצעות בדיקה ישירה של רצף הדנ"א של החיידקים תוך איתור מוטציות הידועות כמעודדות היווצרות עמידות לתרופות. אולם, ניתוח נתוני הגנום בדרך כלל מחייב שימוש בנפח מחשוב גדול ובהכשרתם של חוקרים וטכנאים בעלי מומחיות וניסיון מקצועי נרחב. התוכנה החדשה (Mykrobe Predictor) מזרזת את התהליך הזה באמצעות הפיכת שלב ניתוח הגנום לאוטומטי, השוואה של הדנ"א המתקבל לדנ"א של זנים קודמים לשם איתור המוטציות לעמידות והצגת המידע כולו באופן ברור ופשוט.

במסגרת מחקר זה, התוכנה הצליחה לאתר עמידות לחמש התרופות האנטיביוטיות הנפוצות ביותר בקרב יותר מ-99% מזני החיידקים שנבדקו (Staphylococcus aureus), תוך קבלת ביצועים הדומים לאלו המתקבלים במבדקים רגילים לרגישות ולעמידות של תרופות. עבור חיידקי השחפת, שהבסיס הגנטי הקשור לעמידותם לתרופות פחות מובן, התוכנה עדיין הצליחה להשיג את התוצאות שהיו מתקבלות בשיטות הרגילות, עם איתור של כ-83% מהחיידקים העמידים תוך פרק זמן שהיה קצר ב- 16-5 שבועות מהשיטות הקיימות. יתרון נוסף של התוכנה טמון בעובדה כי ניתן לעדכן אותה בכל רגע שיש מידע חדש בנוגע לנתוני הגנום והמוטציות של זנים חדשים. עוד יתרון של התוכנה הוא בכך שהיא יכולה לאתר זיהומים כאשר בגוף החולה נמצאים הן חיידקים עמידים והן חיידקים רגישים לתרופות אנטיביוטיות. במחקר זה, היכולת להבחין בין תת-האוכלוסיות הללו סיפקה לתוכנה יתרון בהשוואה לבדיקות רגילות בנוגע לתרופות נוגדות שחפת מהקו השני. הממצא הזה חשוב מאוד עבור האבחון של זיהומים הנגרמים על ידי זני חיידקים עמידים במיוחד כלפי תרופות לשחפת, מצב שהוגדר על ידי ארגון הבריאות העולמי כאיום כלל-עולמי.

מוסיף אחד מהמומחים בתחום: "אחד מהחסמים להפיכתה של הרצפת גנום מלא לכלי רוטיני במסגרת שירותי הבריאות הוא הצורך במחשבים עוצמתיים ובבעלי מקצוע מנוסים המסוגלים לנתח את תועפות הנתונים המסובכים בפרק זמן קצר ככל הניתן. התוכנה שלנו מעבדת את הנתונים במהירות ומציגה את התוצאות לרופאים ולאחיות בדרכים פשוטות להבנה, כך שהם יכולים להשתמש במידע זה באופן פשוט ונוח לשם קבלת החלטות רפואיות מושכלות יותר. בהרצפת הגנום טמון הפוטנציאל לגרום למהפכה בדרך שבה אנו מאבחנים ומטפלים בזיהומי חיידקים בבתי חולים, אולם, אחד מהאתגרים העיקריים הוא הפיתוח של האמצעים המתאימים שיאפשרו לנו לחשוף את המידע הזה במהירות ובפשטות. המטרה שלנו היא לאפשר קבלת מידע מלא בנוגע למחולל המחלה בתוך 24 שעות מרגע הכנסת הדגימה לתרבית, לצד קישור מידע זה למסד-נתונים לאומי שיאפשר טיפול קצר וממוקד יותר בחולים".

תקציר המאמר

הידיעה על המחקר

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

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן