חיידקים לגמילה מקוקאין

על מנת יתר והתמכרות לקוקאין, אנזים חיידקי וטיפול עתידי

צילום: שאטרסטוק
צילום: שאטרסטוק
4 באוגוסט 2014

האלקלואיד קוקאין (Cocaine) מופק מתמצית עלים של עצי הקוקה שעמו נמנים שני מינים, לכל אחד מהם שני זנים, וכולם צומחים באזורים ההרריים של דרום אמריקה. הקוקאין חודר מבעד למחסום דם־מוח, ומונע בסינפסות שבמערכת העצבים המרכזית סילוק של הנוירוטרנסמיטר דופאמין, וכך מגביר את פעולת הדופאמין. כתוצאה מכך, הדופאמין נשאר זמן רב יותר ב"מרכז העונג" של המוח, ומגביר בצורה ניכרת את תחושת העונג. הקוקאין משמש כתרופת הרדמה מקומית בניתוחים מסוימים אך הוא גם סם ממכר, וכיום השימוש בו שלא למטרות רפואיות אסור בחוק במרבית מדינות העולם. למרות זאת, הקוקאין נפוץ כסם מעורר במדינות רבות בעולם ונחשב, בגלל מחירו הגבוה, כסם של ידוענים ושל עשירים.

למרות שנים של מאמצים, אין טיפול רפואי לצריכת יתר של קוקאין, מלבד הרגעת המטופל עם בנזודיאזפינים (שעמם נמנים האסיוואל ו־וָאבּן) ולעתים צריכת יתר של הסם מסתיימת במוות. בארצות הברית לבדה מתים מקוקאין כ־5,000 בני אדם בשנה.

מתברר שחיידקי הקרקע הגדלים במטעים של עצי הקוקה מספקים לנו פתרון עתידי. חיידקי Rhodococcus ו־Pseudomonas Maltophilia המבודָדים מהקרקע שמתחת לעצי הקוקה מייצרים את האנזים אסטרז הקוקאין(Cocaine Esterase) – חלבון כדורי, המורכב מ־574 חומצות אמינו, המפרק ביעילות ובמהירות את הקוקאין.

חיידקי Rhodococcus במיקרוסקופ אלקטרונים סורקצילום: Jerry Sims, Wikipedia
חיידקי Rhodococcus במיקרוסקופ אלקטרונים סורק
צילום: Jerry Sims, Wikipedia

האם אפשר להשתמש באנזים הזה לטיפול באדם שצרך מנת יתר? מתברר שלא, כי האנזים המקורי מתפרק במהירות בגוף האדם; זמן מחצית החיים של האנזים בטמפרטורה של כ־37 מעלות הוא כ־12 דקות בלבד. בעיה נוספת היא שהאנזים אינו יכול לחדור את מחסום דם המוח כדי לפעול באתר הפעילות של הקוקאין. לכן היה צריך למצוא פתרון שיצליח לטפל ולפרק את הקוקאין כבר בדם, ששם האנזים מסולק במהירות על ידי מערכת החיסון כחלבון זר ונהרס על ידיה.

חוקרים מאוניברסיטת קנטקי, בראשות צ'אנג גואו ג'אן(Chang-Guo Zhan) , החליטו לנסות ולהאריך את הזמן שהאנזים יכול להימצא בגוף האדם, וב־2008 אף הצליחו לבודד מוטנט של האנזים שזמן מחצית החיים שלו התארך במבחנה לשש שעות. אף שמוטנט זה כבר נמצא בניסויים קליניים, החליטו החוקרים שזה זמן קצר מדי.

זן ועמיתיו הכינו מודל ממוחשב של האנזים ולמדו באמצעותו את האזורים השונים של האנזים ואת הרגישות לטמפרטורות שונות. אז יצרו החוקרים, בצורה מכוונת, מוטציות באזורים הרגישים ובדקו את יציבות המוטנטים החדשים ואת פעילותם בטמפרטורה הגבוהה. בסופו של דבר הם יצרו אנזים מוטנטי, שהוחלפו בו שתי חומצות אמינו מקוריות בשיירי ציסטאין (חומצת אמינו עם אטום גופרית) – שיצרו קשר ביניהן דרך אטומי הגופרית. לאנזים המוטנטי זמן מחצית חיים במבחנה של כ־100 ימים ופעילותו הקטליטית גבוהה מזו של האנזים המקורי (150 אחוזים).

כעת בכוונת החוקרים לבדוק אם אפשר להשתמש באנזים המוטנטי לטיפול מהיר במקרים של צריכת יתר של הסם. בינתיים ניסויים מתאימים בעכברים הסתיימו בהצלחה, והחוקרים מתכננים גם לנסות ולשלב את האנזים בטיפולי גמילה.