התפתחות עמידות לאנטיביוטיקה בחיידקים, המחוללים מחלות בבני אדם, בבעלי חיים ובצמחים מהווה אתגר גדול ברפואה, המצריך מחקר ופיתוח של אסטרטגיות חדשות לטיפול בחיידקים. עם השנים וההתפתחות האבולוציונית של החיידקים, הופך האתגר לקשה יותר ויותר. החיידקים מפתחים עמידות, כך שיעילות האנטיביוטיקה הולכת ונחלשת. בנוסף לכך, בחלק מהמדינות השימוש באנטיביוטיקה לצורך התמודדות עם מחלות בחקלאות נאסר והמרוץ אחר פתרונות חלופיים נמצא בעיצומו.
מחקר חדש במכון המחקר מיגל מתמקד בגישה חדשנית, המבוססת על אנזימים מהונדסים המצליחים לשבש את התקשורת הבין תאית בחיידקים ובכך מעכבים את התפתחות המחלה. בראש קבוצת המחקר, העוסקת בשימוש באבולוציה של אנזימים למטרות ביוטכנולוגיות וסביבתיות, במכון המחקר מיגל, עומדת ד"ר ליבנת אפריאט-ג'ורנו, המשמשת גם כמרצה בפקולטה למדעים במכללה האקדמית תל-חי.
"עקב בעיית התפתחות חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה, גובר הצורך במציאת פתרונות חדשים, ביניהם כאלו שאינם מבוססים על מולקולות קטנות ההורגות חיידקים (כמו שאנטיביוטיקה מחסלת). אחד הפתרונות שאנו בוחנים בשנים האחרונות, מבוסס על שיבוש התקשורת הבין תאית שיש לחיידקים, מאחר ומערכת זו מבקרת את יכולתם לגרום למחלה. חיידקים חיים לרוב כאוכלוסיות ולא כפריטים בודדים והם בעלי יכולת לזהות ולספור פריטים זהים באוכלוסייה ואף פריטים ממינים שונים, על ידי הפרשה וקליטה של מולקולות ספציפיות, שנותנות מידע על צפיפות האוכלוסייה. ברגע שהאוכלוסייה הגיעה לסף מסוים, החיידקים מזהים זאת בזכות אותן מולקולות סיגנל, דבר המוביל לביטוי גנים, למשל כאלו המעורבים בגרימת מחלה לאדם או לצמח. המשמעות היא שחיידק מסוים לא ייצא ל"התקפה" אם יש מעט מידי פריטים ממנו, אלא רק אם הוא מזהה שיש לו אוכלוסיית חיידקים מספיק גדולה. מטרת המחקר, הייתה להנדס אנזימים יציבים לתנאי סביבה שיודעים בצורה יעילה וממוקדת לפרק את מולקולות התקשורת המופרשות על ידי חיידקים, ובכך לשבש את התקשורת ביניהם כדי שלא יוכלו לספור את עצמם ולחולל את המחלה" מסבירה ד"ר אפריאט-ג'ורנו.
ד"ר ליבנת אפריאט-ג'ורנו וצוות מעבדתה החלו לבחון את השימוש באנזימים נגד מחלה במחקר זה שמומן על ידי קרן יק"א ומשרד החקלאות. צוות המעבדה אפיין אנזימים פעילים עם מולקולת התקשורת שהחיידק מפריש ולאחר מכן הנדס, על ידי שיטה שנקראת אבולוציה מכוונת במבחנה, אנזימים ספציפיים המשופרים ביכולת שלהם לשמור על פעילות גם בטמפרטורה גבוהה. מהאנזימים הללו יצרו החוקרים תמיסה אותה ריססו על התפרחת של האגס ובחנו את רמת ההגנה של האנזימים המהונדסים במטע בשיתוף עם ד"ר מרי דפני ילין ממו"פ צפון במיגל. כמו כן בשיתוף עם ד"ר ליהי אדלר-אברמוביץ מאוניברסיטת תל אביב הוכנסו אנזימים אלו לננו-מבניים מבוססי פפטידים שהובילו להארכת חיי המדף של האנזימים, דבר מהותי לקראת יישום הפיתוח.
תוצאות המחקר והניסויים גילו כי הטיפול האפקטיבי ביותר מתקבל כאשר הטיפול נעשה לפני ההדבקה בחיידק. נמצא כי רמת ההגנה עומדת על 70% בדומה לטיפול באנטיביוטיקה באותו ניסוי. על הפיתוח החדשני נרשמו שני פטנטים.
המחקר פורסם בכתב העת המדעי: "American Chemical Society- Applied Materials and Interfaces"
בצילומים הצורפים למאמר זה – בתמונה הראשונה ניתן לראות את התפרחות של עצי האגס בחדרי גידול, כאשר התמיסות האנזימטיות נוסו עליהם בשלב הראשון לפני הדבקה עם החיידק בתנאים שונים. בתמונה השנייה ניתן לראות את אחד הניסויים שבוצעו במטע עצי אגס בחוות המטעים בעמק החולה, בו רוססו תמיסות אנזים חופשים ומקופסלים לבדיקת רמת ההגנה בהדבקה מלאכותית עם החיידק גורם מחלת החירכון.
בתמונה הראשונהניתן לראות את התפרחות של עצי האגס בחדרי גידול, כאשר התמיסות האנזימטיות נוסו עליהם בשלב הראשון לפני הדבקה עם החיידק בתנאים שונים. התמונות צולמו על ידי שלומית דור, מו"פ צפון, מכון המחקר מיגל.
