כלי נשק חיידקיים - אסף לוי

 

אחד הדברים שאני מתעניין בהם מאד הוא כלי נשק מיקרוסקופיים שחיידקים משתמשים בהם. מדוע חיידקים צריכים כלי נשק? לכמה מטרות. ראשית, לתקוף תאים של יצור מאכסן כגון אדם, חיה, צמח, כדי להוציא מתוכם מזון או להגן נגד מע' חיסון. שנית, לחסל מיקרואורגנימים בסביבה שמתחרים איתם על משאבים מוגבלים. ושלישית, חיידקים משתמשים בכלי הנשק הללו כדי לפגוע בעצמם. למשל כהתנהגות אלטרואיסטית כשהם תחת מתקפה של וירוסים. במקרה כזה הרעלה עצמית של חיידקים בודדים שהותקפו על ידי הוירוס תגן על מושבת החיידקים בפני חיסול כולל. 

כלי הנשק הללו הם למעשה חלבונים רעילים (רעלנים). רעלנים אלו עוצבו במהלך האבולוציה, בדומה לאנטיביוטיקה, כדי לפגוע במרכיבים חיוניים של התא, כגון DNA, דופן התא, או הריבוזום שהוא מפעל ייצור החלבונים של התא. כאשר מדובר בכלי נשק כנגד תא שכן, למשל תא של חיידק, יש שתי בעיות. 1. איך מוציאים את הרעלן מהתא התוקף? 2. איך התא התוקף לא הורג את עצמו על ידי אותו הרעלן?

בואו נדבר על הוצאת הרעלן. חוקרים מצאו שחיידקים פיתחו מגוון מערכות להזרקת רעלנים מהתא התוקף אל תוך תא שכן. בתמונה למשל רואים הגדלה של תמונת החיידק שגורם למחלת הכולירה. שמו Vibrio. בתוך התא יש מקל ארוך שקוראים לו T6SS. קיצור של "מערכת הפרשה מסוג 6". המקל הזה הוא למעשה מערכת שיגור טילים (או חניתות) מיקרוסקופית מחיידק אחד אל תוך חיידק אחר, כמו שמתואר בתמונה פה. חיידקים מרכיבים את המשגר על הדופן שלהם ומתחילים להרכיב נדן שבתוכו הטיל לשיגור. כל המרכיבים עשויי חלבון. לטיל יש שפיץ מחודד שמשמש כ"חודר שריון" כאשר השריון הוא החיידק השכן. להלן, הקורבן. 

Jensen Lab

כאשר המשגר מקבל סימן להפעלה הוא מתכווץ ויורה את הטיל לתוך החיידק השכן. שם מתפרקים הטיל ומשחרר רעלנים שונים שמחסלים את התא השכן.  יש מחקר מגניב מלפני כמה שנים שתיאר תגובת "עין תחת עין" של חיידקים. חיידק מסויים מגיב על התקפה כנגדו על ידי חיידק אחר בירי מסיבי של המערכת בדיוק מהאזור בו הוא ספג התקפה. עכשיו לגבי השאלה השניה: איך חיידקים לא הורגים את עצמם בטעות כשהם מתעסקים בדבר מסוכן כמו רעלנים? התשובה היא אנטי-רעלנים.

אלו חלבונים שתפקידם לנטרל את הרעלן של החיידק התוקף בין אם הוא היצרן של הרעלן או שהוא קרוב גנטית ליצרן ולא מעונין להפגע על ידו. מערכת ההתקפה הזו מצויה בידי הרבה חיידקים בטבע, כולל מחוללי מחלות רבים שמשתמשים בה כדי לפנות לעצמם מקום בנישות אקולוגיות שונות על-ידי חיסול מתחרים.

ולכן יש לא מעט חיידקים שמירוץ החימוש הזה הביא אותם להתמגן בהמון חלבוני אנטי-רעלנים לכל התקפה שלא תבוא. 

סיפרתי פה רק על מערכת שיגור אחת, מהאהובות עלי, אך יש מערכות נוספות וכולן התפתחו מתוך צורך בסיסי של אורגניזמים, כולל הפשוטים ביותר, להילחם על מקום ומשאבים כדי לשרוד. 

סרט יוטיוב על מאמר שמתאר שימוש ב T6SS כתגובת עין תחת עין (tit for tat) 

סרטון על מבנה ה T6SS

Basler, M.*, Pilhofer, M.*, Henderson, G., Jensen, G. J.+, and Mekalanos, J+. (2012). Type VI secretion requires a dynamic contractile phage tail-like structure. Nature: doi:10.1038/nature10846

ד"ר אסף לוי - המחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה, הפקולטה לחקלאות, האוניברסיטה העברית

פורסם בטוויטר של המחבר - פברואר 2023

איך חיידקים הופכים חיידקים לפתוגנים? - מתן ארבל

 

איך חיידקים הופכים לפתוגנים? מה מבדיל בין שלל החיידקים שחיים בשיתוף פעולה איתנו לחיידקים שגרמו למוות של מיליוני אנשים עם מחלות כמו הדבר או שחפת? 

איכשהו התקבע המונח הזה של חיידקים 'טובים' וחיידקים 'רעים' שזה כמובן שטות מאוד גדולה. לחיידקים אין תודעה, בטח לא מוסר. חיידקים גדלים איפה שהם יכולים. אם איפה שחיידק יכול לחיות, זה בתוך הסביבה המבוקרת של המעיים, והאינטרסים של הגוף ושלו חופפים, אז זה חיידק 'טוב'. אבל מה אם אותו חיידק עכשיו מקבל יכולות חדשות?  להגיע לסביבות חדשות? לנצל את הגוף שלך לטובתו? ברור שהוא יעשה את זה. אין פה  מוסר, יש פה נטו תועלת אבולוציונית. 

המקור: Pinterest

בביולוגיה יש שם כולל לקבוצת החלבונים המאוד רחבה שמקנה לחיידקים את היכולת הפתוגניות שלהם והם נקראים אפקטורים. כלומר גורמים לאפקט כלשהו לגוף. זה יכול להיות חלבון שמאפשר לחיידק לעבור את מחסום האפיתל במעיים, זה יכול להיות חלבון שגורם לחיידק להתחמק ממערכת החיסון, ועוד. לדוגמא Escherichia coli, חיידק מאוד נפוץ, שהוא בעצם חלק מהמיקרוביום שלנו, יכול להפוך לפתוגני בעזרת שלל אפקטורים כאלו שמסתובבים בעולם בשלל דרכים. אין דבר כזה חיידק רע וחיידק טוב. יש חיידק שרע לו. סתם, יש חיידק שיש לו את היכולת להרע לך. 

הרבה פעמיים כמובן לא מספיק אפקטור אחד, אלא צריך שלל של אפקטורים. וזה המזל שלנו, אחרת חיידקים פתוגנים היו הרבה יותר נפוצים. עכשיו זה פשוט עניין של מזל. שאף חיידק בקרבתנו או בתוכנו לא יקבל את הקומבנציה הנכונה של אפקטורים. אבל מאמר חדש שהתפרסם, מרמז על עוד דרך פעולה אפשרית.

במקום שחיידק בודד יקבל את הקומבנציה הנכונה של אפקטורים, מספיק שאוכלוסיה של חיידקים יקבלו כל אחד חלק מהאפקטורים הנכונים, וביחד הם ישתפו פעולה כדי להדביק את המארח. המחקר, שהתבצע על ארבידופסיס (Arabidopsis thaliana), צמח מודל מאוד מוכר, לקח חיידק פתוגני ידוע של הצמח, Pseudomonas syringae,  וחילק את האפקטורים שלו בין מלא פרטים בודדים שלפני זה לא הכילו אפקטורים, ככה שעכשיו כל אחד מכיל אפקטור בודד. האוכלוסייה המעורבת הצליחה להדביק בהצלחה את הצמח. זה אומר שאוכלוסיית חיידקים יכולה לשתף פעולה, אפילו בתהליך מורכב שכזה. 

מה שמעניין עכשיו להבין, זה מה המשמעויות 'בשטח' של דבר כזה? האם קיימות אוכלוסיות כאלו של חיידקים שהם פתוגנים רק ביחד גם בטבע? האם זה בעצם שלב ביניים באבולוציה ובסוף כל האפקטורים יאספו לזן אחד? האם התופעה הזאת קיימת גם ביונקים? כמו רוב המחקרים, המאמר הזה רק העלה שאלות. 

המאמר ב-Nature

מתן ארבל הוא דוקטורנט במחלקה לביוטכנולוגיה ומיקרוביולוגיה באוניברסיטת ת"א ומנגיש מדע בזמנו הפנוי.

פורסם במקור בטוויטר של המחבר

על מקור היצורים האיקריוטים - מתן ארבל

 

איך נקרא האב הקדמון של כל היצורים המורכבים בעולם? מאיפה האיקריוטים התפתחו ומה זו החולייה החסרה?

היום נהוג לחלק את כל היצורים החיים לשלוש על-ממלכות, איקריוטים (Eukarya), חיידקים (Bacteria) וארכאונים (Archaea). האיקריוטים היא הקבוצה שמרכיבה את כל החי והצומח המורכב שמסביבנו. האיקריוטים מתאפיינים במבנה תא מורכב עם אברונים מתמחים בתוך התא וגרעין תא שמכיל את המידע הגנטי. חיידקים וארכאונים נבדלים לרוב בהרכב הממברנה והדופן (המעטפת) של התאים. כאשר לחיידקים ישנם סוכרים רבים בדופן התא שלארכאונים אין. מתוך שלוש העל-ממלכות, אין ספק שהארכאונים היא הממלכה שאנחנו יודעים עליה הכי פחות. חבריה פחות נפוצים ולרוב חיים בתנאים מאוד קשים, מה שמקשה על ביות הזנים ועבודה איתם במעבדה. וזה חבל כי האיקריוטים התפתחו מהארכאונים. לפני מספר שנים התגלתה ה'חולייה החסרה' בהתפתחות האיוקריוטים, בחטיבה של ארכאונים שקיבלה את השם 'אסגרד' (Asgard). 

כבר מהרגע הראשון שהתחילו להשתמש בטכנולוגיות ריצוף מתקדמות היה ברור שהארכאונים יותר קרובים גנטית לאיקריוטים מאשר לחיידקים, אבל לקח זמן עד שמצאו את הארכאון Lokiarchaum ossiferum שמהווה קרוב משפחה הכי קרוב אלינו, הוא כונה 'לוקי' (Loki) והוא שייך לחטיבת האסגרד. 

כפי שניתן לראות באיור, גם לחיידקים היה תפקיד מהותי בהתפתחות שלנו, שכן לפי התיאוריה האנדוסימביוטית המעודכנת ההורה הקדום שלנו הוא ארכאון מחטיבת האסגרד שבלע חיידק שיהפוך בעתיד למיטוכונדריון שלנו. 

אז מה הופך את 'לוקי' לחולייה החסרה? חולייה חסרה היא שם כוללני שניתן לממצא שיוכיח השערה אבולוציונית מסוימת. בחוליה החסרה המקורית הכוונה הייתה למצוא מאובן של חיה שהיא איפשהו באמצע בין קופים לבני אדם ומוכיחה את ההשערה שהתפתחנו מהקופים (כמובן שמצאנו מלא 'חוליות' שכאלו). עוד 'חוליה' חסרה כזאת היה המאובן שמראה את המעבר של החיים מהים ליבשה (כל החיים התפתחו בהתחלה בסביבה מימית). היום חולייה חסרה זו בעיקר מילה שאפשר להשתמש בה כדי לגרום לאנשים לקרוא את המאמר שלך 'תסתכלו איזה יופי, מצאנו את החולייה החסרה'. 

צילומי מיקרוסקופ של 'לוקי' שמראים את המבנים המיוחדים שלו

למה אני בכלל מספר לכם את כל זה? כי מאמר חדש שיצא ב-Nature מראה שלארכאונים האסגרדים יש מבנים ויכולות שעד עכשיו נחשבו בלעדיים לאיקריוטים. אקטין, חלבון מבני בסיסי מאוד בתאי איקריוטים שמסוגל לבנות מבנים מורכבים, נמצא גם אצל הארכאונים האסגרדים, שם נראה שהם מסוגלים ליצור מבנים מורכבים שאף נראה שמחברים בין תאים בודדים. גם נמצאו אצלם גנים שעד עכשיו נחשבו גנים שנמצאים באיקריוטים בלבד. זה מחקר מגניב וחשוב להעמקת ההבנה שלנו מה מייחד איקריוטים ולהבין את המקור הקדמוני שלנו.

איך מעשירים את התרבית בארכאוני 'לוקי'

 

לקריאה נוספת

המאמר ב-Nature - ינואר 2023

מתן ארבל הוא דוקטורנט במחלקה לביוטכנולוגיה ומיקרוביולוגיה באוניברסיטת ת"א ומנגיש מדע בזמנו הפנוי.

פורסם במקור בטוויטר של המחבר

על חיידקים, חרקים, רעלנים וחקלאות בת קיימא - אסף לוי

 

 חיידקי Bacillus thuringiensis מפרישים רעלן שקטלני לחרקים - שמנוצל בחקלאות. 

Dr. Sahay - Wikimedia commons

ב-1901, ביפן. מגלה שיגטני אישיאתארי (Ishiwatari) מחלה מסתורית בתולעי משי. תשע שנים אח"כ מגלה המיקרוביולוג הגרמני ארנסט ברלינר (Berliner) מחלה שפוגעת בזחלי כנימת הקמח. הוא מכנה את החיידק שהוא זיהה, אותו חיידק שהיפני זיהה לפניו, על שם האזור בגרמניה תורינגיה, Bacillus thuringiensis, או בקיצור Bt. אם החיידק הזה גורם למחלה ומוות של חרקים אז יש לו שימוש חקלאי: אפשר להשתמש בו לחיסול חרקים מזיקים. מדענים החלו לחפש את חיידקי ה-Bt שחיים בקרקע והשימוש המסחרי בהם בריסוס החל כבר ב-1938 כנגד זחלי עשים, בעיקר דרך ריסוס. 

נבגים (spores) וגבישי רעלן (Crystals) של Bt

בהמשך התגלה גם מנגנון הקטל של החיידקים: הם מייצרים חלבונים במבנה קריסטלי שקוטלים חרקים. ויש גם אנקדוטה ישראלית לסיפור: עד 1976 חשבו ש Bt הורג רק זחלי עשים. עד שנכנס לתמונה פרופ' יואל מרגלית (Margalith).  אז חוקר במכון הביולוגי בנס ציונה. 

חיידקי Bti 
מקור

פרופ' יואל מרגלית 
אוניברסיטת בן-גוריון

באחד מסיוריו בנגב הוא גילה שלולית חורף ליד קיבוץ צאלים ובשלולית היו המוני יתושים מתים. מרגלית הבין שמשהו הרג אותם והצליח לבודד לראשונה את החיידק Bti שהוא קיצור של Bacillus thuringiensis subsp. israelensis (אנו על המפה!). זו היתה ההוכחה הראשונה ש-Bt יכול לשמש להדברת יתושים וגם לאחר מכן זבובים. כאן התגלתה גם חשיבות בריאותית גדולה של החיידק משום שיתושים הם וקטורים של מחלות רבות כגון מלריה, קדחת צהובה, קדחת הנילוס המערבית ועוד. עד היום מטפלים ב-Bti בטיהור מאגרי מים כנגד זחלי יתושים במדינות מתפתחות ומצילים חיים רבים. עברו כמה שנים ונתגלו גם זני Bt שפועלים כנגד חיפושיות ותולעים נימיות (נמטודות).

יתוש Aedes וגורמי המחלה שהוא מעביר
Trends in Parasitology

אז החלה המהפכה בהנדסה הגנטית של צמחים ואיתה הגיעה התובנה שאין צורך לפזר את חיידקי ה-Bt שלא מחזיקים מעמד על פני הצמחים: מספיק להנדס את הגן לרעלן (החלבון הקריסטלי) לתוך צמחים ולקבל צמחים מוגנים בפני מזיקים. כך החל ייצור משנות ה 90 של תירס, כותנה, תפוחי-אדמה וחצילים הנושאים את הגן לרעלן Bt. 

תמונה מדהימה של שדה כותנה מימין שהותקף על ידי מזיק בעוד שמשמאל הכותנה מהונדסת עם Bt. 
Photo credit: Dominic Reisig, Ph.D

כמובן שאין פתרון מושלם ויש גם הופעה של חרקים עמידים בפני Bt תוך כמה שנים מתחילת השימוש בגידולים המהונדסים.

חשוב! לרעלן ה Bt יש שני יתרונות גדולים: 1. הוא ספציפי לחרקים מסויימים ולכן לא גורם לנזק אקולוגי, למשל על ידי חיסול מאביקים, 2. הוא בטוח ליונקים, כולל אותנו ההומו סאפיינס שהם קצת אובר רייטד. 

איך זה קורה? בקצרה על מנגנון הפעילות של הרעלן. יש מספר גורמים שמקנים לו ספציפיות גבוהה.

הזחל שבולע את החיידקים מעכל את הרעלנים שהם חלבונים קריסטלים, חלבונים אלו מתמוססים רק במעי של חרקים שהוא בסיסי מאד (pH גבוה, הרבה יותר משלנו) וכך משתחרר קדם-רעלן, חלבון שעדיין אינו פעיל כרעלן. חלבון זה נחתך לרעלן פעיל. הרעלן צריך קולטן על פני המעי אליו הוא נקשר כמו מפתח למנעול.

Bruno Vinicius Daquila

ברגע שהרעלן נקשר הוא מייצר חורים (pores) בדופן תאי המעי שמביא לדליפת חומרים ולמוות הזחל לאחר ימים בודדים. שילוב הגורמים הללו: המסת הקריסטל, עיבוד הרעלן וקישור לקולטן מתאים מבטיח רעלן בעל ספציפיות מאד גבוהה. 

איך מתפתחת בכל זאת עמידות? בעקבות שימוש מסיבי ברעלן חרקים מפתחים מוטציות בגנים לקולטן וכך הרעלן כבר לא מאיים עליהם. השימוש ב Bt הפחית שימוש בהרבה חומרי הדברה כימיים בעלי ספציפיות הרבה יותר נמוכה. 

כיום נעשה "מצוד" אחר גנים חדשים כנגד מזיקים. החקלאות האורגנית מאד אוהבת את תכשירי ה Bt הקלאסי (פיזור חיידקים) משום שמדובר בפתרון לא כימי.

פרופ' יואל מרגלית ז"ל היה חוקר במכון הביולוגי ובאוני' בן גוריון ונפטר לפני 11 שנה, ב-2011. ב-2003 הוא זכה על גילוי ה Bti בפרס טיילר הבינ"ל מטעם אוניברסיטת דרום קליפורניה המוענק ליחידים ולארגונים שתרמו תרומה משמעותית לאיכות הסביבה.

ד"ר אסף לוי - המחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה, הפקולטה לחקלאות, האוניברסיטה העברית

פורסם במקור בטוויטר של המחבר

על מחלת הצרעת והשתקמות הכבד - מתן ארבל

מחקר חדש מראה שבמחלת הצרעת הכבד עובד תהליך של שיקום וחוזר להיות בגודל ובתפקוד כמו כבד של אדם צעיר. רשומה קצרה על איך הבנה של מנגנונים של מחלות יכול להביא תועלת לא צפויה. 

חיידקי Mycobacterium leprae צבועים בצביעה יציבת חומצה

CDC - 2123

צרעת זו מחלה קדומה, שקיימת ומוכרת לאנושות כבר אלפי שנים. המחלה, נגרמת על ידי החיידק Mycobacterium leprae ופוגעת בקצות העצבים, בעור, בעיניים ומערכת הנשימה. למעשה חלק מהחולים, עקב הפגיעה במערכת העצבים, מאבדים תחושת כאב לגמרי, מה שמאפשר להם לאבד חלקי גוף בקלות יחסית. בגלל שהמחלה עתיקה, והמחזה שלה מחריד, לא חסר תיאורים שלה בקולנוע או בספרות, לדוגמה, המלך המסכן מסדרת בית הדרקון.

בעת הקדומה, היו משליכים את המצורעים שנחשבו כמדבקים מאוד למושבות מבודדות והמחלה נחשבה עונש מאלוהים. בגלל היעדר כלי אבחנה, הרבה מחלות עור אחרות היו סובלים מאותו גורל אכזר של הגליה ופחד מהם. למרות הסטיגמה, צרעת היא מחלה מאוד לא מדבקת, וגם כאשר נדבקת בחיידק, ישנו סיכוי של 95% שלא תתפתח שום מחלה. למעשה הרפואה המערבית עשתה עבודה מאוד טובה נגד החיידק, אם ב-1970 מעריכים את מספר החולים העולמי בכ-5.2 מיליון, היום זה רק 200 אלף, וקטן כל הזמן. 

אבל איך זה קשור לכבד? מסתבר שהחיידק יודע לתכנת מחדש את תאי הכבד כדי לעודד גדילה ומחזיר את התאים למצב 'צעיר' ובריא יותר 

במחקר הדביקו כמה עשרות של ארמדילים (גם הם מאכסנים טבעיים של המחלה) ובדקו את מצב הכבד שלהם מול אוכלוסייה בריאה. ואכן, הכבד יותר גדול, יותר בריא ובדיקת פרופיל ביטוי הגנים מראה כבד 'צעיר'. איך ולמה החיידקים יודעים להתערב במנגנונים המולקולריים המסובכים האלו? הניחוש שלכם טוב כמו שלי.

ארמדיל טאטו

וינסנט לוקס - ויקיפדיה

מחקר מעמיק של מנגנוני החיידק, יוכלו לספק בעתיד תרופה לשיקום הכבד, מה שיכול להציל הרבה מאוד חיים שכן כל שנה מתים 2 מיליון אנשים מבעיות כבד. בכללי, האינטראקציה בין פתוגנים קדומים כאלו לבני אדם, זה נושא מרתק. מעניין מה עוד נוכל ללמוד. 

המאמר המקורי - ב- Cell

מתן ארבל  הוא דוקטורנט במחלקה לביוטכנולוגיה ומיקרוביולוגיה באוניברסיטת ת"א ומנגיש מדע בזמנו הפנוי.

פורסם במקור בטוויטר של המחבר

על גילוי Helicobacter pylori - הגורם לכיב קיבה (אולקוס) - אסף לוי

ד"ר רובין וורן וברי מרשל, פתולוג ורופא אוסטרלים, זוכי פרס נובל מ-2005, ששינו לפני 40 שנה פרדיגמה ותיקה וגרמו להקלת הסבל של חולי אולקוס ברחבי העולם. בדרך לשם מרשל ביצע על עצמו ניסוי מטורף כדי לשכנע את עולם המדע בצדקת דרכו. סיפורה של תגלית מדעית יפה.

ד"ר רובין וורן וברי מרשל

אולקוס הוא כיב, מעין פצע, ברירית שמצפה את הקיבה או התריסריון שנגרם מחדירת החומצה החזקה שבאיברים הללו. הוא גורם כאב בטן, בחילות והקאות להמוני אנשים ברחבי העולם ועד שנות ה-80 האמינו שסטרס הוא הגורם העיקרי שגורם לאולקוס. וורן שם לב לדבר מעניין בסוף שנות ה-70.

הוא השתמש במיקרוסקופ בהגדלה 1000 על ביופסיות של כיבים ושם לב שיש שם חיידקים, משהו שלפניו אנשים פספסו כשהשתמשו בהגדלה קטנה יותר. זה לא היה ממצא סביר כי מטרת החומצה של הקיבה היא לפרק מיקרובים שחודרים עם האוכל וכך להגן עלינו מזיהום. החיידק שהוא זיהה היה מפותל (תמונה עדכנית).

 Helicobacter pylori

החיידק כונה Helicobacter pylori והיום אנו יודעים שהוא גורם לאולקוס ולסרטן קיבה. אז לא הכירו אותו בכלל. מרשל התחיל לעבוד עם וורן בתחילת שנות ה-80 והם חשבו שאולי בעצם אולקוס היא מחלה זיהומית הנגרמת ע"י החיידק ולא ע"י סטרס. היה כבר טיפול לאולקוס שטיפל בסימפטום - הפחתת החומציות בקיבה אך המחלה נטתה לחזור לפציינטים בהרבה מקרים. מרשל ווורן עשו ניסוי והשיגו 100 ביופסיות מקיבה. הם גילו שהחיידק שהם זיהו מצוי ב-100% מהכיבים בתריסריון, 77% מהכיבים בקיבה ורק ב-50% מאנשים ללא כיבים. זה נתן כיוון שיש פה משהו. מרשל סיפר שביכולת המיחשובית/סטטיסטית שהיתה לו הוא לקח 100 דוגמאות כי חשב שכך יהיה לו קל לחשב את הסטטיסטיקה 😊.

מרשל מצא בספרות דיווחים עתיקים על שימוש בביסמוט (המתכת) לדיכוי אולקוס. הוא ערך ניסויים וראה שהביסמוט הורג את החיידק בניסויים במבחנה וברקמות. פה רואים איך ביסמוט על צלחת פטרי מדכא את גידול החיידק.

בארי מרשל ניסה לבסס מודל חיה לאולקוס כדי להוכיח את הטענה שהחיידק פתוגן, כלומר מחולל מחלה, ביונקים. זה לא הלך לא. הקהילה המדעית לא האמינה לא. מה גם שמבחינתם כבר ידעו מה גורם לאולקוס (סטרס) ואיך מטפלים בו (תרופות מורידות חומציות). אז מה הקטע שלו עם החיידק הזה??

מרשל טען שמדובר בפתוגן ושאם נוסיף לטיפול המקובל אנטיביוטיקה נוכל לחסל את החיידק ואת המחלה. הוא החליט לא לחכות לאישורים ולקצב שבו עולם המדע משתכנע ופשוט גמר אומר לשתות תרבית של חיידקי הליקובקטר ולראות אם הוא יפתח מחלה. וזה מה שהוא עשה! תוך כמה ימים הוא החל להרגיש רע מאד.

הוא התנפח והקיא במשך כמה ימים. כאן יש טענה שגויה שהוא לקח אנטיביוטיקה וטיפל בעצמו אך האמת היא שהוא החלים לבד לאחר שבועיים. הנה התקציר מהמאמר שלו ב-1985. כמובן שהוא המתנדב הבריא, דבר שהוא לא חשף במקור. 

מרשל התחיל לטפל בחולי אולקוס באנטיביוטיקה. הטיפול עזר ותוך 14 יום הם החלימו.

לקח עוד כמה שנים לעולם הרפואה לקבל את התובנות של מרשל ווורן. היום הטיפול המקובל כולל שילוב של אנטיביוטיקה וחומרים שמורידים חומציות. 

הם קיבלו פרס נובל בפיזיולוגיה ורפואה ב-2005. בהרצאת הנובל מרשל ציטט יפה את ההיסטוריון דניאל בורסטין: The greatest obstacle to knowledge is not ignorance; it is the illusion of knowledge  כי הבעיה הייתה שאנשים חשבו בטעות שהם מבינים כבר את הגורמים לאולקוס.

ארבע נקודות אחרונות מעניינות:

1. איך החיידק שורד את חומציות הקיבה החזקה? הוא מייצר אנזים בשם אוראז (urease) שיוצר לו נישה בסיסית שבה הוא הוא יכול להתחבא (הוא מגביר את ה pH מקומית). למעשה היום מאבחנים אולקוס בין השאר ע"י בדיקת נשיפה שבה בודקים פעילות של אותו אוראז מהחיידק. 

2. רוב האנשים נושאים את החיידק אך נותרים אסימפטומטיים. מרשל ווורן כבר ראו ש 50% מהדוגמאות מאנשים בריאים מכילות את החיידק. זה לא לגמרי ברור למה. חלק מזה קשור בגנטיקה של החיידק. כלומר חיידקי H. pylori מסויימים יכולים לייצר רעלנים שיגרמו לכיבים, בעיקר אצל מבוגרים, וגנים שעוזרים לחיידק להתמודד עם התגובה החיסונית.

3. אולקוס יכול להיגרם גם מתרופות מסוג NSAID, למשל אדוויל ו-וולטרן, אצל אנשים מסויימים. במקרים כאלה כמובן שאנטיביוטיקה לא תעזור וצריך להפסיק עם התרופה.

4. החיידק H. pylori שוורן ומרשל גילו הוא גורם סיכון ב 60-85% מסרטני הקיבה, אבל רק 2% מהנשאים שלו יפתחו את הסרטן. גם כאן יש מעורבות של מספר גורמים שמסבירים את זה, כגון היכולת הגנטית התוקפנית של החיידק.

רובין וורן ובארי מרשל בטקס קבלת פרס נובל ב 2005.
וורן בן 85 היום. מרשל בן 71 ופעיל בטוויטר @barjammar

מרשל וורן בניסיונם לקשר את החיידק לאולקוס ניסו לבסס את "העיקרים של קוך" הקלאסיים במיקרוביולוגיה שפורסמו ע"י רוברט קוך ב-1890. מתוך ויקיפדיה:

כמובן שכמו במקרה ההליקובקטר ובמקרים רבים אחרים (למשל קורונה והמון פתוגנים אחרים) ברור שיש אנשים נשאים לפתוגן שאינם סימפטומטיים למחלה.

(בארי מרשל תיפקד פה כ"אורגניזם בריא" עבור עיקרון מספר 3)

ד"ר אסף לוי - המחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה, הפקולטה לחקלאות, האוניברסיטה העברית

פורסם במקור בטוויטר של המחבר

המיקרוביום של הקאקאפו - מתן ארבל

 

הכירו את הקאקאפו (Strigops habroptilus) - תוכי שמנמן חסר תעופה שנמצא רק בניו זילנד ונמצא בסכנת הכחדה חמורה! אני רוצה לדבר על זווית קצת אחרת, על  המיקרוביום של הקאקאפו. 

Department of Conservation - Flickr

מיקרוביום, כאמור, זה אוסף של טריוליוני חיידקים ופטריות שגדלים כחלק מהגוף של כל אורגניזם בעולם, ועולם המדע רק מתחיל להבין את המשמעויות שלו. העניין שמתי שמין נכחד, נכחדים אתו גם הרבה זנים של מיקרואורגניזמים שהתפתחו אתו לאורך האבולוציה, ולא נמצאים בשום מקום אחר בעולם. מאבדים בעצם אקוסיסטמה שלמה.

כשמין אחד נכחד - וזה בדיוק מה שרצו למנוע במחקר חדש שנעשה על קאקאפו, לאפיין את המיקרוביום שלו, למקרה הלא נעים שהוא לא ישרוד. הממצאים היו פחות מאידיאליים. לרוב מיקרוביום הוא מאוד מאוד הטרוגני, ומכיל מליוני סוגים שונים מיקרואורגניזמים, שלכל אחד תפקיד חשוב במערכת. ובקאקאפו? 

כמעט 90 אחוז מהמיקרוביום שלו זה E. coli. חיידק שנמצא גם בבטן שלנו (בכמות יחסית קטנה) ומאוד מאוד נחקר ומאופיין. בטוח לא תוצאה מרגשת. אז השאלה השתנתה. האם יש סיכוי שכמות הפרטים הקטנה שנשארה, וההפרדה המרחבית ביניהם (יש 'נקודות בטוחות' ברחבי ניו זילנד שנועדו לשמר אותם כי יש להם אפס יכולת התמודדות מול טורפים, כי בניו זילנד היסטורית לא התפתחו טורפים, אבל האדם המערבי הביא אתו לאי, אופסי) גרמה לפגיעה אנושה במיקרוביום שלהם. ואכן, אפשר לשנות להם ממש את הרכב המיקרוביום  בקלות, על ידי שינוי תזונה די פשוט. אם נצליח להבין איך אפשר להחזיר לאיזון את המיקרוביום האבוד, אולי נגביר את הסיכוי של התוכי השמן. עוד מחקר שתומך בתיאוריה, היא מחקר ישן יותר שמראה שיש הבדל משמעותי במיקרוביום של דובי פנדה בשבי ובטבע. לא רק זה, דובי פנדה שמשוחררים מהשבי עוברים שינוי איטי במיקרוביום, שינוי שבו מאוד נפוצות מחלות שונות.

המשמעות של המחקרים האלו שאנחנו צריכים להתחיל לחקור חיות שונות לא כחיה בודדת, אלא כאקוסיסטמה שלמה, שמורכבת גם מטריליוני מיקרואורגניזמים. ברגע שנעשה את זה טוב, מאמצי השימור שלנו, יהיו הרבה יותר מוצלחים כנראה. 

לקריאה נוספת
על הביולוגיה של הקאקאפו - אוריה שושני - בטוויטר

מאמר על המיקרוביום של הקאקאפו  

מאמר על המיקרוביום של דובי הפנדה 

מתן ארבל הוא דוקטורנט במחלקה לביוטכנולוגיה ומיקרוביולוגיה באוניברסיטת ת"א ומנגיש מדע בזמנו הפנוי.

פורסם במקור בטוויטר של המחבר