שיטה חדשה להכנת תרופה כנגד מלריה

מאוניברסיטת אילינוי ועמיתיו למחקר פיתחו שיטה לייצר כמויות גדולות של תרכובת נוגדת מלריה ובכך הם מסייעים להפחתה בעלות הטיפול במחלה זו

הפרופסור למיקרוביולוגיה ויליאם מטקליף מאוניברסיטת אילינוי ועמיתיו למחקר פיתחו שיטה לייצר כמויות גדולות של תרכובת נוגדת מלריה ובכך הם מסייעים להפחתה בעלות הטיפול במחלה זו.

החוקר ביקש לגלות כיצד תרכובת זו, אחת ממשפחה רחבה יותר הקרויה פוספונאטים (phosphonates), מיוצרת בטבע ע”י חיידק. הוא התעניין בתהליך זה מכיוון שלפוספונאטים אחדים יש תכונות אנטיביוטיות. לאחרונה, החוקר וצוותו הצליחו לזהות ולהרציף את הגנים של החיידק ולאפיין את התהליך שבו החיידק מייצר את תרכובת הפוספונאט המסוימת הזו (סימונה – FR900098).

למרות שהתרכובת כבר סונתזה כימית, התהליך החדש הרבה יותר זול. באמצעות ידיעה מדויקת של הביוסינתזה של תרכובת זו בחיידק ניתן לנצל כעת את המנגנון התאי של החיידק ליצירת התרכובת בכמויות רבות ובעלות סבירה. “מלריה הינה בעיה קשה במדינות העולם השלישי ורוב החומרים האנטיביוטיים הינם יקרים,” אומר Metcalf.

בעזרתו של הפרופסור להנדסה כימית Huimin Zhao החלו כבר המאמצים להנדס זנים חדשים של החיידק אשריכיה קולי אשר יפיקו את התרכובת FR900098 במנות גדולות וניתן יהיה להשתמש בה כנגד המלריה.

בנוסף, אומר החוקר הראשי, ידיעת הגנים המעורבים בתהליך והבנת המסלול שבו משתמש החיידק כדי להכין את החומר הזה משמעותם שניתן לנצל ולשנות את הגנים כך שיפיקו תרכובת משופרת שתהיה יעילה יותר כנגד מלריה שמקורה בפרזיטים בעודה בטוחה לשימוש האדם.

הצורך בחומרים אנטיביוטיים חדשים רב וקיים תמיד מכיוון שחיידקים בעלי עמידות לשילוב תרופות מופיעים עתה אפילו מחוץ למתחמים רפואיים. בעקבות כך, זיהומים שבעבר ניתן היה לטפל בהם בקלות הפכו למורכבים ומאתגרים יותר להדברה. לדוגמא, מחלת השחפת הפכה לכה עמידה לחומרים אנטיביוטיים עד כי לא ירחק היום “שהם ישלחו אותך למדבר כדי לנשום אוויר יבש, בדיוק כפי שנהגו לפני גילוי האנטיביוטיקה,” אומר החוקר הראשי.

במקרה של מחלת המלריה, ארגון הבריאות העולמי פרסם את הדו”ח השנתי שלו לשנת 2008 בו מעריכים המומחים כי “מחצית מאוכלוסיית העולם נמצאת בסיכון ללקות במחלה זו, וקיימת הערכה כי 247 מיליון מקרים שלה הובילו למותם של 880,000 נפטרים בשנת 2006.”

העמידות לתרופות שכיחות כנגד המלריה (chloroquine, sulphadoxine-pyrimethamine) נמצאת כבר באופק, ויתושים כבר עתה מפתחים עמידות למדבירי-חרקים. “לעניות דעתי, המלריה הינה המחלה הזיהומית הגדולה ביותר העומדת בפני העולם,” אומר Metcalf. ההמלצה הנוכחית של ארגון הבריאות העולמי הינה לטפל במלריה תוך שילוב בו-זמני של תרופות וזאת בכדי להיאבק ביכולתם של המזיקים לפתח עמידות כנגד החומרים האנטיביוטיים.

“בזיהום כלשהו, ישנה סבירות גבוהה כי אחד מכל עשרה מיליון מזיקים הנמצאים בגוף החולה ייפתח עמידות לתרופה נתונה,” אומר החוקר הראשי. “עתה, אם החולה מקבל תרופה שנייה בו-זמנית אחד מכל עשרה מיליון מזיקים ייפתח עמידות גם כנגדה. אולם, הסבירות כי אותו המזיק ייפתח עמידות כנגד שילובם של שתי התרופות יחדיו שווה למכפלת הסבירויות הבודדות, כלומר לעשר בחזקת ארבע-עשרה.”

גישה זו של ריפוי משולב (combination therapy) הינה הגישה הננקטת כיום כנגד מחלות זיהומיות כגון איידס ושחפת ואחרות. במקרה של מלריה, ריפוי משולב הן מרפא את החולה והן בולם התפשטות הזיהום, מכיוון שהיתוש נושא המחלה שלא נדבק יכול להפיץ את המזיק באמצעות עקיצת אדם נגוע בזיהום. אולם במקומות רבים בהם המחלה מקומית לא ננקטת שיטה זו, בחלקה בשל העלויות של התרופות השונות. הפיכת התרופות לזמינות יותר באופן כלכלי תגביר את הסבירות כי הן ישמשו בדרך המיטבית ביותר, כלומר באמצעות ריפוי משולב.

מטקאלף החל להתעניין בתרופות כנגד מחלת המלריה בזכות העניין שלו בפוספונאטים – תרכובות המכילות קשר כימי ישיר בין אטום פחמן לאטום זרחן (בניגוד לקשרים פחמן-חמצן-זרחן הקיימים ברוב התרכובות הביולוגיות המכילות זרחן). כסטודנט לדוקטוראט הוא אפיין כיצד חיידקים מעכלים חומצה פוספונית (phosphonic acid) של קוטל העשבים glyphosate (RoundUp). הוא החל לתהות מהיכן מגיעה משפחה זו של חומרים וכיצד היא מופקת בטבע.

בנוסף להרצפת הגנים האחראים להפקת החומר FR900098, החוקר ועמיתיו מעוניינים לקבוע מהי שכיחותן בטבע של חומצות פוספוניות (פוספונאטים) אלו בעלות תכונות שימושיות כנגד חיידקים, פטריות וסרטן. קהיליית המדע יודעת כבר מאז שנות השבעים כי חיידקים מייצרים באופן שיגרתי את החומצות הללו המשמשות כעין חומרי-לחימה ביולוגיים “טבעיים”.

אולם, עד עתה אף חוקר לא ערך בדיקה שיטתית לגילוי ואפיון פוספונאטים טבעיים. הפוספונאטים פועלים ע”י שיבוש המסלולים המשתמשים באסטרים זרחניים וחומצות אורגניות. כל פוספונאט משבש מסלול מסוים. לדוגמא, FR900098 משבש את המסלול ליצירת איזופרנואידים (isoprenoids), אבני-בניין למרכיבים תאיים חשובים. כאשר גילו החוקרים כי החומר מסוגל לשבש את המסלול באותם המזיקים הגורמים למחלת המלריה, הם ראו דרך לשימוש יעיל בחומר החדש. מסלול ביוסינתטי זה אינו קיים בבע”ח, ובהם קיימת שיטה אחרת להכנת איזופרנואידים.

הבנת מסלולים אלו “פותחת צוהר למציאת חומרים אנטיביוטיים אחרים ממשפחה זו של תרכובות. ככל שנגדיל את הבנתנו לגביי מסלולים אלו כך יגבר הסיכוי שלנו למצוא פוספונאטים לא-מוכרים בעלי פעילות אנטיביוטית,” אומר החוקר הראשי.

מעבדתו פיתחה שיטה ישירה לשבט ולהרציף את הגנים הנדרשים לסינתזת פוספונאטים בחיידקים, בהפכה את החיפושים יעילים וממצים. החוקר הראשי אופטימי שהוא וחוקרים אחרים יוכלו לפתח פוספונאטים נוספים כחומרים אנטיביוטיים חדשים.

להודעה של החוקרים

עוד באתר הידען

• הפתרון להדברת המלריה
• טכנולוגית גרעין תופעל נגד גורמי המלריה
• טורף המלריה
• מוטציה גנטית מחסנת נגד מלריה