אבל מסקרן לצפות איך מתפתחת עמידות לאנטיביוטיקה בשידור חי. וזה מה שעשו בצורה יפה פרופ' רועי קישוני (מהטכניון והרווארד) עם הסטודנט שלו מייקל ביים (היום פרופ' בהרווארד) במאמר מצוטט שלהם ב-Science מ-2016.
בדרך כלל מיקרוביולוגים מגדלים חיידקים על צלחת פטרי מפלסטיק בגודל כף יד שמכילה מצע מזון לחיידקים. לקישוני היה רעיון: בואו נגדיל מאד את הצלחת ונשים עליה ריכוזים הולכים וגדלים של אנטיביוטיקה וחיידקים רגישים לאנטיביוטיקה שיצטרכו להתמודד עם האתגר מסכן החיים (עבורם) הזה.
בתמונה צלחת הפטרי הענקית בגודל 1.2 מטר על 60 ס"מ - מכונה גם megaplate. את החיידקים הניחו בשני הצדדים כאשר לכיוון המרכז יש ריכוז גדל של אנטיביוטיקה. למעלה יש מצלמת וידאו שמצלמת את התקדמות החיידקים לאורך הצלחת. איפה שאין חיידקים נראה את מצע הגידול השחור:
הוסיפו למצע דיו שחור בשביל הקונטרסט ואת מושבות החיידקים המתקדמים (חיידקי Escherichia coli) נראה בצבע לבן-צהבהב. כל פעם הם אמורים להעצר באנטיביוטיקה שתעצור את הגידול שלהם. הדרך היחידה להתגבר עליה היא על ידי זן שמצוי בחזית ההתקדמות לכיוון המרכז שמכיל במקרה עמידות לאנטיביוטיקה.
ולתוצאות:
 |
בתמונה אפשר לראות מלמעלה למטה את ההתקדמות עם הזמן כאשר בצהוב מופיע הזמן מתחילת הניסוי. ציר ה-X מציין את רמת העמידות הדרושה מהחיידק. ניתן לראות שאחרי 264 שעות (11 יום) החיידקים הצליחו לאייש את כל הצלחת. כלומר העלו את רמת העמידות שלהם פי 10,000.
מטריד קמעה.
מסתבר שהגרדיאנט של הריכוזים קריטי לעליה בהתפתחות האנטיביוטיקה. הם "שיחקו" עם הגרדיאנט הזה וראו שחיידקים (משמאל) שחטפו על ההתחלה את ריכוז האנטיביוטיקה המקסימלי פשוט נתקעו במקום. הם לא פולשים לשטח של רמת עמידות 3000 לאורך יותר מ 250 שעות.
לעומת זאת, דרגות הביניים של רמות האנטיביוטיקה בתמונה למעלה יצרו עמידות מלאה תוך כ 130 שעות. זה מה שקורה כשאנו מטפלים בחיידקים באנטיביוטיקה ברמה לא אופטימלית: אנו מעודדים הופעת עמידות אצל החיידקים.
שתי נקודות אחרונות:
1. איך נוצרה העמידות בפועל?
החוקרים בודדו חיידקים ממקומות שונים בצלחת הענק וריצפו להם את הגנום כדי לאתר מוטציות קריטיות להתפתחות העמידות. הם גילו כמה מנגנונים. הבולט הוא יצירת mutators. חיידקים שמייצרים המון מוטציות (למי שזוכר זה בדיוק מה שלנסקי ראה גם אצלו). כלומר במצב של סלקציה קשה (=אנטיביוטיקה) מי שמשתנה מהר ומאפשר הרבה שינויים ב-DNA שלו יגדיל את סיכוייו לשרוד על ידי הגעה לפתרון "הנכון". במקרה זה הפתרון הוא פיתוח העמידות. איך יוצרים את המצב הזה? משבשים את אחד המנגנונים הכי חשובים לכל יצור - שכפול DNA באופן מדויק כדי שיעבור כך לדור הבא. החיידקים העמידים הראו מוטציה חוזרת בגן שתפקידו לעדות הגהה על שכפול הדנ"א. כמו שכל עורך לשוני יודע: אין הגהה יש טעויות. במקרה זה הרגה מוטציות.
סוג אחר של מוטציות היו מוטציות שיצרו ישירות מנגנונים להתמודד עם האנטיביוטיקה והסטרס שהיא גרמה לחיידק.
לדוגמא: אנטיביוטיקה שפגעה ביצור חומצה פולית בחיידק "עודדה" התפתחות מוטציות בדיוק בגן רלוונטי שיאפשר לעקוף את האנטיביוטיקה ולייצר חומצה פולית. בדיוק כמו שחיסון לקורונה שתוכנן כנגד חלבון הספייק הביא לאורך זמן להרבה שינויים בגן הזה.
נקודה שניה מעניינת מהניסוי: החוקרים גילו שלא תמיד החיידק הכי עמיד הוא זה שיפלוש לרמה הבאה והגבוהה יותר של האנטיביוטיקה. טיימינג זה הכל בחיים ולפעמים חיידקים עמידים יותר נכלאו מאחורי חיידקים מספיק טובים שכבר הספיקו לכלות להם את המזון. מוטציות לרוב פוגעות בחיידק. יש להן עלות...
ד"ר אסף לוי - המחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה, הפקולטה לחקלאות, האוניברסיטה העברית
פורסם בטוויטר של המחבר - נובמבר 2022
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה