פפטידים משמידי חיידקים - מרית סלוין

בעיות עמידות החיידקים לאנטיביוטיקה הולכת ומחמירה. ידועים היום זני חיידקים שפיתחו עמידות לכל החומרים האנטיביוטיים, ולעתים עומדים הרופאים חסרי אונים ללא יכולת טיפול. אחד האתגרים החשובים העומדים בפני הרפואה הוא פיתוח תרופות אנטיביוטיות חדשות. דרך מקורית ויעילה להתמודד בהצלחה עם האתגר הזה פותחה באחרונה בידי פרופ' יחיאל שי מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן.

בבסיס השיטה עומד רעיון שמקורו בטבע. שי, עם צוות חוקרים, בדק את דרך פעולתם של פפטידים (שרשרות של חומצות אמינו, כעין חלבונים קצרים) המופקים בגופם של בעלי חיים ובני אדם ומשמשים קו הגנה ראשון כנגד חיידקים גורמי מחלות. המדענים גילו להפתעתם כי הפפטידים האלה פועלים בדומה לתכשירי ניקוי: הם נצמדים לחיידק ומפרקים או ממיסים חלק מהקרום החיצוני שלו, העשוי חומר שומני. כתוצאה מניקוב הקרום נשפכים מרכיבי החיידק החוצה והוא מת.

איור: יובל רוביצ'ק

חברי הצוות החליטו לחקות את הטבע. הם פיתחו משפחה חדשה של פפטידים מהונדסים בעלי תכונות ייחודיות שאינן קיימות בפפטידים הטבעיים, שיאפשרו להם להילחם ביעילות בחיידקים גורמי המחלות ויהוו בסיס לפיתוח תרופות אנטיביוטיות. אחד היתרונות של הפפטידים החדשים על פני החומרים האנטיביוטיים, הוא הפשטות שבמנגנון פעולתם. כדי לפגוע בחיידק חייבים החומרים האנטיביוטיים לחדור אל תוך תא החיידק ולהתערב בתהליכי החיים שלו. הפפטידים החדשים, לעומתם, צריכים רק להיצמד אל הקרום החיצוני של תא החיידק. היצמדות זו, כך גילו המדענים, מתבססת על ההרכב הכימי של הפפטיד ואינה מחייבת התאמה מבנית מיוחדת בין מולקולת הפפטיד ובין מרכיבי הקרום. כך אפשר יהיה ליצור פפטידים מסוגים שונים שיותאמו לפגיעה בסוגי חיידקים שונים.

הפפטידים שמפתח הצוות לא יזיקו לתאי גוף האדם. יכולת ההבחנה של הפפטידים נובעת מהעובדה שהם נצמדים רק לקרומים הטעונים במטען חשמלי שלילי, דוגמת קרום החיידקים. לעומת זאת, הם מתעלמים מקרומים ניטרליים מבחינה חשמלית דוגמת תאי הגוף. עד כה נבדקו החומרים החדשים והוכחו כיעילים במבחנה. בשלב הבא הם ייבחנו בניסויים בבעלי חיים.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 33, מרץ/אפריל 1999

היצור החי הקטן ביותר - אמיר עדן

עד כמה יצור חי יכול להיות קטן? סדנה בנושא זה התקיימה לאחרונה בחסות האקדמיה הלאומית האמריקאית למדעים, קוטרו של חיידק טיפוסי הוא מיקרומטרים (אלפיות מילימטר) ספורים. נגיפים הם אמנם קטנים יותר, אלא שנגיפים אינם צורת חיים עצמאית כי אם טפילים המנצלים את מערכות התא המאכסן כדי להתרבות. כל צורות החיים המוכרות כיוםם מתבססות על חומר גנטי (DNA) אשר מתורגם לחלבונים המוציאים לפועל את תהליכי החיים.

המידע הגנטי הרב שהצטבר על צורות חיים פשוטות מאפשר לזהות קבוצה של כ-250 גנים המשותפים לכל צורות החיים הידועות, ונראה כי מדובר בקבוצה של גנים חיוניים לצורך קיום חיים (בחיידק הקטן ביותר שאופיין עד כה נמצאו כ-500 גנים; יצור בעל 250 גנים בלבד טרם נמצא). חישוב הנפח שתופס החומר הגנטי עצמו יחד עם המערכות הנחוצות לשכפולו ותרגומו לחלבון, מגלה שהגודל המינימלי הדרוש ליצור חי הוא כדור בקוטר 200 ננומטר (200 מיליארדיות המטר). כלומר כעשירית מגודלו של חיידק טיפוסי.

Nanobes - גבישים או יצורים חיים קטנטנים Philippa Uwins/University of Queensland

בסדנה השתתפו מומחים מתחומים רבים ביניהם ביוכימאים, מיקרוביולוגים, אקולוגים ופיסיקאים, מסקנתם העיקרית הייתה שאם קיים יצור חי קטן מ-200 ננומטר, אין הוא יצור המסוגל להתרבות באופן עצמאי, או שמדובר בצורת חיים שאינה דומה לחיים כפי שאנו מכירים היום על פני כדור הארץ.

האפשרות שקיימות צורות חיים אחרות, אפילו על פני כדור הארץ, נדונה על ידי משתתפי הכינוס. אם החיים לא נבראו על-ידי כוח עליון, טענו אחדים, הרי יתכן שנוצרו באופן ספונטני על פני כדור הארץ (קיימות מספר תיאוריות המנסות להסביר תהליך זה). מכל מקום סביר להניח כי החים לא נוצרו מלכתחילה בצורתם המוכרת היום אלא כצורת חיים פרימיטיבית יותר ואולי שונה לחלוטין מזו של ימינו (אחדות מן התיאוריות מציעות מולקולות RNA בעלות יכולת התרבות). ההנחה המקובלת היא כי יצורים אלה נדחקו על-ידי צורות חיים מפותחות ומורכבות יותר, אך אין לפסול את האפשרות התאורטית שחלקם עדיין קיימים במקומות מסוימים על פני כדור הארץ.

רקע לדיון זה מהווים מחקריו של אולבי קג'נדר (Kajander) מאוניברסיטת קופיו בפינלנד שזיהה חיידקים שגודלם נע בין 50 ל-200 ננומטר (בגליליאו הוצע לכנותם = חיידקיקים). למרות שהחיידקיקים זוהו לפני זמן רב, התקשה העולם המדעי לקבל את עובדת קיומם, ורק לאחרונה אומצו על-ידי הממסד המדעי כאשר נמצאו עדויות כי יתכן שהם מעודדים יצירת אבנים בכליות (ראו "חיידקיקים ואבנים בכליות", גליליאו 31). קג'נדר מצא שלמרות זעירותם מדובר ביצורים בעל חומר גנטי רגיל ולטענתו הם ההוכחה שהחישוב התאורטי של היצור הזעיר ביותר האפשרי הוא חישוב שגוי. אחדים ממשתתפי הכנס טענו כי יתכן שהחיידקיקים אינם צורת חיים עצמאית לחלוטין, ויתכן שזעירותם נגרמה כתוצאה מכך ש"התכווצו" בעת הכנת הדגימות להתבוננות במיקרוסקופ האלקטרונים, או כאשר נדחסו דרך מסנן עם חורים שקוטרם 100 ננומטר.

ננו-בקטריה - הם לא באמת קיימים
Mattel and Young - PNAS

הגיאולוג רוברט פולק מציע לנו להעמיד צלוחית מי ברז לייבוש ולבחון את המשקע שמתקבל במיקרוסקופ אלקטרונים. פולק מוצא בדגימות כאלה, כמעט בכל מקום, חלקיקים בגודל 40-30 ננומטר המייצגים לטענתו יצורים חיים ומתרבים. חשוב לציין שבניגוד לחיידקיקים, חלקיקים אלה לא אופיינו בשיטות נוספות, ולפי-שעה דוחה רוב העולם המדעי את האפשרות שמדובר ביצורים חיים.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 33, מרץ-אפריל 1999.