כידוע, העולם במשבר של עמידות לאנטיביוטיקה. מעריכים כי לפחות 1.2 מליון איש נפטרים מחיידקים עמידים בשנה. העמידות לאנטיביוטיקות קיימות מחריפה ואין פיתוח של אנטיביוטיקות חדשות.
רבים יופתעו שעיקר השימוש באנטיביוטיקה הוא לא כטיפול באנשים אלא בתעשיית המזון מהחי. הנה גרף קצת ישן שמראה כי 70% מהשימוש באנטיביוטיקה הוא לחיות למאכל. באופן לא כל-כך ברור טיפול באנטיביוטיקה בחיות מאיץ את הגדילה שלהן ומשתלם כלכלית לחקלאים. השימוש התכוף מעודד התפתחות עמידות שמגיעה אחר-כך לפתוגנים שלנו דרך המזון והסביבה.
אפשר היה לחשוב שאם יש חוסר בתרופות אז חברות התרופות תנסנה לפתור אותו כדי להרוויח. אבל אם מסתכלים על סוגי התרופות הכי רווחיות לביג פארמה רואים שאנטיביוטיקה בכלל לא מופיעה שם ועיקר הרווח הוא כמובן מתרופות לסרטן אותן אפשר למכור במחירים מאד גבוהים. למעשה רוב חברות הביג פארמה כבר לא מפתחות אנטיביוטיקות.
הסיבה לרווח המועט מאנטיביוטיקה היא שככל שאנטיביוטיקה בשימוש נרחב יותר היא גורמת להתפתחות מהירה של עמידות עד שהיא מאבדת יעילות. לכן כל תרופה חדשה שיוצאת לשוק הופכת לקו הגנה שלישי או רביעי ורופאים נמנעים מלרשום אותה כדי שתהינה להם תרופות בארסנל כנגד חיידקים עמידים. אז חברה פיתחה תרופה והיא לא נמכרת כי היא שוכבת במחסן בבית החולים. בנוסף כשמשתמשים באנטיביוטיקה על חולה הוא מפסיק את הטיפול תוך שבוע שלא כמו שימוש ממושך בתרופות למחלות כרוניות. המצב הזה גורם למחסור חריף בפיתוח אנטיביוטיקות חדשות בשנים האחרונות.
נוסף לכך גם אספקט שקשה לאתר עוד אנטיביוטיקות חדשות בטבע. בתור הזהב של האנטיביוטיקה, שנות ה- 70-50, חברות תרופות היו יוצאות לטבע ברחבי העולם ומבודדות חיידקי קרקע ופטריות שבאופן טבעי מייצרים אנטיביוטיקות כחלק הארסנל שלהם לחסל מיקרובים אחרים (כמו שפלמינג מצא את הפניצילין שעובש ייצר לחסל חיידקים). באיזשהו שלב די מיצו את החדשנות שם כי הפסיקו לגלות מולקולות חדשות + הסיפור של הרווח המועט מהתחום הזה.
עם זאת בשנים האחרונות יש בכל זאת חדשנות בתחום של גילוי אנטיביוטיקות חדשות. אתן פה כמה דוגמאות:
1. בידוד חיידקים חדשים המייצרים אנטיביוטיקות. את רוב החיידקים בטבע לא ניתן לגדל במעבדה. הם מפונקים ודורשים תנאים ספציפיים לגדילה אותם המיקרוביולוגים לא מכירים. המספר המוכר הוא שרק 1% מהחיידקים קל לגדל כך ולכן אין לנו גישה להמון מהאנטיביוטיקה שמיוצרת בטבע בחיידקים לא מוכרים. לפני כמה שנים חוקרים מבוסטון פיתחו טריק שקראו לו צ'יפ בידוד (ichip). הרעיון הוא להביא את צלחת הפטרי מהמעבדה לשדה כדי לבודד חיידקים חדשים. בצ'יפ יש תאים קטנים שתופסים כל פעם חיידק בודד ומאפשרים לו לגדול למושבה. מכניסים אליו דוגמת קרקע מדוללת כך שנכנס חיידק אחד לתא. כדי שהחיידק יגדל שמים את הצ'יפ בסביבה המקורית והוא בנוי כך שהוא מאפשר לחומרים נדיפים מהסביבה לחדור לצ'יפ ולספק לחיידק המפונק את החומרים שהוא צריך לגדילה. באופן כזה מקבלים המון מושבות של חיידקים חדשים על הצ'יפ שבלעדיו לא ניתן היה לבודד אותם. החבר'ה שפתחו את הצ'יפ פיזרו אותו בהמוני קרקעות ברחבי העולם ובודדו כך המוני חיידקים חדשים. מאחד מהם הם בודדו אנטיביוטיקה חדשה לחלוטין בשם Teixobactin. (המאמר המקורי ב-NATURE)
אותה החבורה דיווחה השבוע על אנטיביוטיקה חדשה נוספת שבודדה מחיידק דומה לחיידק ממנו בודד הטייקסובקטין. במקרה הזה הטריק היה לחכות המון זמן עד שתתפתח מושבה. חיידק מעבדה קלאסי כמו Escherichia coli מייצר מושבות תוך לילה כי הוא מתחלק כל 20 דקות. החוקרים נתנו לצלחות הפטרי שלהם מספיק זמן כדי לגדל חיידקים מקרקעות שונות. הם חיכו במשך 12 שבועות (במקום ימים בודדים) וכך אפשרו לחיידקים שגדלים לאט מאד לגדול בתנאי מעבדה. הם הפיקו מאחד מהחיידקים שבודד מקרקע בצפון קרוליינה חומר חדש שפוגע בדופן התא של חיידקים. החומר למעשה פוגע בשלושה חומרי גלם שונים ליצירת דופן התא ולכן החוקרים מעריכים כי הסיכוי להתפתחות עמידות קטן יותר כי צריך המון מוטציות בחיידקים כדי ליצור עמידות. (המאמר המקורי ב-Cell מהשבוע)
2. שימוש ב AI לגילוי אנטיביוטיקות. יש כמה ניסיונות מוצלחים ללמוד מדאטא רחב של אנטיביוטיקות קיימות כדי לאתר מולקולות חדשות בעלות פעילות אנטיביוטית. במקרה זה החוקרים מחפשים מתאם בין תת מבנים מסויימים בתוך מולקולות מורכבות עם השפעה ידועה על חיידקים כדי למצוא תבניות אותן ניתן למצוא במולקולות חדשות שאינן ידועות כאנטיביוטיקות. לחברות תרופות יש מאגרים עצומים של מולקולות טבעיות וסינתטיות שניתן לסרוק עם מודל ה AI שפותח. כך לפני כמה חודשים דווח על אנטיביוטיקה חדשה שהתגלתה על ידי שימוש באלגוריתם של רשת נוירונים כפי שמתואר במאמר הזה. ב-Nature/
ד"ר אסף לוי - המחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה, הפקולטה לחקלאות, האוניברסיטה העברית
פורסם בטוויטר של המחבר - אוגוסט 2023
