נאבקים בעמידות חיידקים
חוקרים פיתחו אנטיביוטיקה קטליטית – שגורמת לחיתוך ולביקוע מטרות בחיידק – ובעקבות זאת, למותו
הטכניון
החיים עצמם:
פרופ’ טימור באזוב, נשוי + שני ילדים ושני נכדים, עלה מגרוזיה בשנת 1974 וכיום מתגורר בחיפה. מקור גאוותו העיקרי הוא תלמידיו לשעבר (“אנשי אקדמיה ותעשייה מובילים בארץ ובעולם”). בזמנו הפנוי אוהב לטפח את גינתו.
העלייה במספר זני החיידקים העמידים לאנטיביוטיקה היא בעיה רפואית עולמית אשר מקשה על הטיפול במחלות זיהומיות וגם מסכנות חיים. אלפי אנשים בישראל מתים מדי שנה כתוצאה מהדבקה בחיידקים עמידים כאלה. אחד ממקורות הבעיה הוא שימוש עודף באנטיביוטיקה בעשורים האחרונים וקושי לפתח תרופות אנטיביוטיות מסוג חדש.
חיידקים מפתחים עמידות לאנטיביוטיקה בשל חשיפה חוזרת ונשנית אליה ובאמצעות התרבות והעברה של מקטע הדנ”א האחראי לעמידות. עמידות לאנטיביוטיקה יכולה לעבור בין חיידקים גם בהעברה גנטית אופקית – שבה הם רוכשים גנים מהסביבה או מאורגניזמים אחרים; הם מקבלים פיסת דנ”א זרה שיכולה להכיל עד מאות גנים שלא היו ברשותם קודם, וכך רוכשים מגוון תכונות חדשות ובהן העמידות, אלימות וגרימת מחלות.
מה השאלה?
כיצד אפשר להרוג חיידקים מהר יותר ולנסות להפחית את עמידותם לאנטיביוטיקה?
פרופ’ טימור באזוב מהטכניון הוא כימאי וביוכימאי אשר משתמש בכימיה אורגנית סינתטית (בניית מולקולות אורגניות חדשות) כדי לפתור בעיות ביולוגיות ובהן עמידות חיידקים לאנטיביוטיקה. בעבר פיתח תרופות אנטיביוטיות חדשות על בסיס סוכרים שנקשרות לאתר מטרה בריבוזום, בית החרושת לחלבונים בתא החיידק, וכך פוגעות בייצור החלבונים שלו וגורמות להרס החיידק ולמותו. כך גם פיתח תרכובות מבוססות סוכרים לתיקון גנים פגומים (מוטציות) שגורמים למחלות גנטיות כגון סיסטיק פיברוזיס ולסוגי סרטן שונים. שיטות טיפול אלה נבדקות כיום במחקר קליני.
מטרת מחקרם האחרון של פרופ’ באזוב וצוותו, שזכה במענק מהקרן הלאומית למדע, הייתה לשפר את מנגנון הפעולה של התרופות האנטיביוטיות הקיימות כדי לפתור את בעיית עמידות החיידקים ולהקשות עליהם לפתח עמידות חדשה. לשם כך הם חיברו בקשר כימי (סינתזו) אנטיביוטיקה מסוג ציפרופלוקסצין, הנמצאת בשימוש נרחב ובעלת בעיית עמידות ידועה, ומולקולה אורגנית קטליטית. מולקולה זו, DNase, מזרזת וגורמת חיתוך של קשר כימי בין אבני הבניין של הדנ”א של החיידק; ולאחר מכן אינה משתנה, וחוזרת על אותה פעולה פעמים רבות. כך היא מובילה למוות מהיר של החיידק.
מולקולה שמובילה למטרה בחיידק (המשולש הצהוב),
שאליה מחוברת המולקולה שמבצעת חיתוך
של קשר כימי באתר המטרה (הפצצה האדומה)
“תרופות האנטיביוטיקה הקונבנציונליות נקשרות למטרה בחיידק באופן בלתי הפיך (קשר קוולנטי), או בקשר הפיך שכולל אינטראקציות חזקות בין מולקולת התרופה למולקולת המטרה. שני סוגי הקשרים הללו מחייבים לפחות מולקולת תרופה אחת ומולקולת מטרה אחת. אך באנטיביוטיקה קטליטית, כפי שאנו מפתחים במעבדתנו, מולקולה אחת יכולה להיקשר למולקולות מטרה רבות יותר, בזו אחר זו, ולשתק אותן. כך, למעשה, אנחנו הופכים אנטיביוטיקה קונבנציונאלית לאנטיביוטיקה מסוג חדש, קטליטית”, מסביר פרופ’ באזוב.
במסגרת מחקרם החדירו פרופ’ באזוב וצוותו לתאי חיידקים מסוגים שונים את הציפרופלוקסצין הקטליטית, ביצעו בדיקות ביולוגיות וביוכימיות לבחינת יעילותה האנטי-בקטריאלית ומצאו שהיא אכן חותכת את מולקולות הדנ”א של החיידק וכך מגבירה את קצב החיסול שלו ביחס לאנטיביוטיקה הרגילה. בהמשך מתכוונים החוקרים לשפר עוד יותר את מנגנון האנטיביוטיקה הקטליטית ולבדוק כיצד הוא עשוי להאט את עמידות החיידקים או למנוע אותה.
“יצרנו מנגנון פעולה שונה ויעיל יותר של אנטיביוטיקה קיימת, אך אנחנו צריכים לבחון את תרומתו לבעיית העמידות לאורך שנים. פעולת החיתוך של המולקולה הקטליטית גורמת למוות מהיר של החיידק, ולכן ההשערה שלנו היא שכך המידע הגנטי שגורם לעמידות לא מספיק לעבור מדור לדור. אנו מקווים לשפר את האנטיביוטיקה הקיימת וכך לפתח אנטיביוטיקה חדשה, שתיאבק טוב יותר בבעיית העמידות”, מסכם פרופ’ באזוב.