החיידק ה"אפל"

בשנות ה־40 של המאה ה־20 החל עידן האנטיביוטיקה. עשרות אנטיביוטים בודדו מפטריות עובש וחיידקים שוכני קרקע, ואלו שנמצאו מתאימים נרתמו לשימוש נגד חיידקים גורמי מחלות. במקביל פיתחו החיידקים עמידות לכל האנטיביוטים שבשימוש, והעמידות התפשטה וגרמה לכך שמרבית האנטיביוטים לא יהיו שמישים. כמה חיידקים, ובהם הזנים העמידים לוונקומיצין ולמתיצילין של המין Staphylococcus Aureus (המכונים בקיצור VRSA ו־MRSA) מהווים איום על בריאות הציבור בבתי החולים ובקהילה. בשנה שעברה הכריז ארגון הבריאות העולמי שסוף העידן האנטיביוטי קרוב. אולם אנטיביוט חדש, שנתגלה בחיידק קרקע במדינת מיין שבארצות הברית, ידחה אולי במקצת את הסוף המאיים.

המקור העיקרי לחומרים אנטיביוטיים הם חיידקים ופטריות שוכני קרקע. כאשר דוגמים חיידקי קרקע (או חיידקים מכל מקור אחר) ומנסים לגדל אותם בתנאי מעבדה, מצליחים לגדל רק כאחוז אחד מתוכם. שאר 99 האחוזים לא ניתנים לתירבות בשיטות הרגילות. אלה מכונים "היצורונים האפלים" (The Microbial Dark Matter), ולפעמים כל המידע שלנו עליהם הוא הרכב הנוקלאוטידים (שלם או חלקי) של החומר התורשתי שלהם.

החיידק הקרקעי Eleftheri Aterrae עלה לכותרות בשבוע הראשון של 2015 בעקבות פרסום בכתב העת Nature. החיידק התפרסם משתי סיבות: הראשונה – הוא עבר, עם עוד 10,000 חיידקים אחרים, ממצב של חיידק שאינו ניתן לתירבות, מקבוצת היצורונים האפלים, למצב שבו הוא ניתן לתירבות בתנאים מיוחדים; השנייה – הוא מפריש לסביבתו אנטיביוט יעיל שלא היה מוכּר עד כה המכונה טקסובקטין (Teixobactin).

כיצד הצליחו לבודד את החיידק מהקרקע של מיין? צוות חוקרים בינלאומי בראשות קים לואיס (Lewis) מאוניברסיטת נורת'איסטרן (Northeastern) בבוסטון שבמסצ'וסטס פיתח מתקן מיוחד  שבו אפשר לגדל יצורונים אפלים, המכונה IChip.

חיידקי אדמה נמהלו לתוך המתקן שבו תאים רבים קטנטנים. ריכוזם המשוער של החיידקים במתקן הוא חיידק אחד בתא. המתקן כוסה על ידי שתי ממברנות שאינן ניתנות למעבר של חיידקים אך מאפשרות מעבר של מים ומולקולות קטנות. המתקן הוחזר לאדמה המקורית, כוסה באדמה והושאר שם במשך כמה ימים. בזמן זה עוברים דרך הממברנות מים, גורמי גידול ומינרלים מן הקרקע ומאפשרים גידול של מושבה בכמחצית מהתאים שבהם התמקם במקור החיידק. הסרת הממברנות מאפשרת גישה למושבות. בשיטה זו מצליחים לתרבת 50 אחוזים מהחיידקים שבדגימה (לעומת אחוז אחד בתנאי מעבדה). תמציות תאים מ־10,000 מושבות שבודדו בצורה זו נבדקו לפעילות אנטיביוטית על מרבדים של חיידקי Staphylococcus Aureus. 25 מושבות הראו פעילות אנטיביוטית טובה. אחת מהן שבלטה במיוחד נבחרה להמשך המחקר והיא זו שאנו מדווחים עליה כאן. בעקבות קביעת הרצף של ה־ DNAהריבוזומי שלהם התברר כי החיידקים שיצרו את המושבה משתייכים למין חדש בתת חטיבת הבטא פרוטאובקטריה, וכונו Eleftheri Aterrae .

החומר הפעיל שבודד מהחיידקים אופיין מבחינה כימית וכונה טקסובקטין (Teixobactin).  טקסובקטין הוא אנטיביוט פפטידי והוא פוגע בסינתזה של דופן החיידק במנגנון שונה מזה של האנטיביוטים המוכרים. פניצילין וונקומיצין פועלים מחוץ לתא החיידק ומונעים את יצירת הקשרים הצולבים בין המונומרים של הפפטידוגליקן, המרכיב העיקרי של הדופן החיידקית (לאחר הפילמור). טקסובקטין פועל בתוך התא, נקשר למולקולה ליפידית המסייעת בהעברת המונומרים אל מחוץ לתא ומונע את יציאת הליפיד החוצה. נוסף על כך, הטקסובקטין מעכב גם מולקולה ליפידית נוספת הקשורה לסינתזת החומצות הטיכואיות – מרכיב נוסף של הדופן החיידקית.

עד כה הוכיח הטקסובקטין את יעילות פעילותו במבחנה על כמות ניכרת של חיידקים גורמי מחלה מחטיבות הפירמיקוטים והאקטינובקטריה. עם זאת הוא אינו פועל כלל על חיידקים גורמי מחלות מחטיבת הפרוטאובקטריה.

שניים מהחיידקים הרגישים לטקסובקטין, MRSA וחיידק השחפת (Mycobacterium tuberculosis), גודלו זמן רב במעבדה בנוכחות כמויות תת קטלניות של האנטיביוט ולא נמצאו מוטנטים עמידים לטקסובקטין של חיידקים אלה. לכן סוברים החוקרים שבשימוש זהיר וסביר בטקסובקטין, יידרשו כמה עשרות שנים להופעת עמידות טבעית כלפיו.

לאחר שנוסה הטקסובקטין בהצלחה בעכברים וסילק מהם בהצלחה חיידקי MRSA, יש צורך לבדוק שהוא יעיל ואינו רעיל לבני אדם – דהיינו, להתחיל בניסויים קליניים שיאפשרו את השימוש המסחרי בו. ניסויים אלה צפויים להתחיל בתוך שנתיים, ואם הם יצליחו – ייתכן שבעוד כמה שנים יאושר השימוש בטקסובקטין בבני אדם.

החידוש הגדול בעבודה זו אינו הטקסובקטין אלא השיטה שבה בודדו את החיידק המייצר אותו. שיטה זו תאפשר לנו להכיר הרבה מאוד מהחיידקים האפלים שאינם מוכרים לנו היום – ובוודאי נזכה להפתעות נוספות.