מדענים מגלים תרכובות חדשות בחיידקים ימיים ארקטיים שיכולות להילחם בזיהומים עמידים לאנטיביוטיקה ולסלול את הדרך לטיפולים מהדור הבא.
מחקר: פרוספקציה ביולוגית של מעכבי ארסיות EPEC ממטבוליטים של אקטינובקטריות ימיות מהים הארקטי. קרדיט תמונה: Risto Raunio / Shutterstock
אנטיביוטיקה היא בסיס הרפואה המודרנית: בלעדיה, כל מי שיש לו פצעים פתוחים או נזקק לניתוח יהיה בסיכון מתמיד לזיהומים מסוכנים. עם זאת, אנו ממשיכים להתמודד עם משבר אנטיביוטי עולמי כאשר יותר ויותר זנים עמידים של חיידקים מתפתחים. לעומת זאת, קצב הגילוי של אנטיביוטיקה חדשה ביסודה היה איטי בהרבה.
תקווה חדשה מסביבות לא נחקרות
אבל יש סיבה לתקווה: 70% מכלל האנטיביוטיקה המורשית כיום נגזרו מאקטינובקטריה באדמה, ורוב הסביבות על פני כדור הארץ עדיין לא נבדקו עבורן. לפיכך, מיקוד החיפוש באקטינובקטריות בבתי גידול אחרים היא אסטרטגיה מבטיחה – במיוחד מסביבות לא נחקרות כמו הים הארקטי – במיוחד אם זה היה מניב מולקולות חדשות שאינן הורגות חיידקים על הסף ולא עוצרות אותם מלגדול אלא רק מפחיתות את ה"ארסיות" שלהם או יכולת לגרום למחלה. הסיבה לכך היא שקשה לזנים פתוגניים ממוקדים לפתח עמידות בתנאים אלה, בעוד שתרכובות אנטי-וירוסיות כאלה גם נוטות פחות לגרום לתופעות לוואי לא רצויות.
מבחני סקר מתקדמים חושפים תרכובות חדשות
"במחקר שלנו, השתמשנו במבחני סקר בעלי תוכן גבוה (FAS-HCS) ובמבחני טרנסלוקציה של Tir כדי לזהות באופן ספציפי תרכובות אנטי-וירוסיות ותרכובות אנטיבקטריאליות מתמציות אקטינובקטריות", אמר ד"ר פייווי טאמלה, פרופסור באוניברסיטת הלסינקי, פינלנד, וה- מחבר מקביל של מחקר חדש ב גבולות במיקרוביולוגיה. "גילינו שתי תרכובות מובחנות: פוספוליפיד גדול המעכב ארסיות אנטרופתוגני E. coli (EPEC) מבלי להשפיע על צמיחתו, ותרכובת מעכבת גדילה, שניהם באקטינובקטריות מהאוקיינוס הארקטי".
סינון אוטומטי בתפוקה גבוהה של תרכובות מועמדות אלה בוצע באמצעות זרימת עבודה מתקדמת שנועדה להתמודד עם האופי המורכב של תמציות מיקרוביאליות. Tammela ועמיתיו פיתחו חבילה חדשה של שיטות הבודקות בו-זמנית את ההשפעות האנטי-וירוסיות והאנטיבקטריאליות של מאות תרכובות לא ידועות. הם התמקדו בזן EPEC שגורם לשלשול חמור – ולפעמים קטלני – בילדים מתחת לגיל חמש, במיוחד במדינות מתפתחות. EPEC גורם למחלה על ידי היצמדות לתאים במעיים האנושיים. ברגע שהוא נצמד לתאים האלה, EPEC מזריק מה שנקרא 'גורמי ארס' לתא המארח כדי לחטוף את המנגנון המולקולרי שלו, ובסופו של דבר הורג אותו.
גילוי של תרכובות אנטי-ווירולנטיות ותרכובות אנטיבקטריאליות
התרכובות שנבדקו נגזרו מארבעה מינים של אקטינובקטריות, שבודדו מחסרי חוליות שנדגמו בים הארקטי ליד סבאלברד במהלך משלחת של ספינת המחקר הנורבגית 'Kronprins Haakon' באוגוסט 2020. לאחר מכן התרבו חיידקים אלה, התאים שלהם חולצו ותכולתם. מופרדים לשברים. כל חלק נבדק לאחר מכן במבחנה נגד EPEC הנצמד לתאי סרטן המעי הגס מתורבתים.
החוקרים מצאו שתי תרכובות שלא היו ידועות בעבר בעלות פעילות ביולוגית מובהקת: אחת מזן לא ידוע (T091-5) בסוג Rhodococcus ואחרת מזן לא ידוע (T160-2) של Kocuria. התרכובת מ-T091-5, שזוהתה כפוספוליפיד גדול, הראתה השפעות אנטי-וירוסיות חזקות על ידי עיכוב היווצרותם של כנים של אקטין וקשירת EPEC לקולטן Tir על פני התא המארח. התרכובת מ-T160-2 הפגינה תכונות אנטיבקטריאליות חזקות על ידי עיכוב צמיחת חיידקי EPEC.
תוצאות מבטיחות והצעדים הבאים
ניתוח מפורט העלה כי הפוספוליפיד מ-T091-5 אינו מעכב את צמיחת החיידקים, מה שהופך אותו למועמד מבטיח לטיפול אנטי-וירוס, מכיוון שהוא מקטין את הסבירות להתפתחות עמידות. לעומת זאת, התרכובת מ-T160-2 נמצאה מעכבת צמיחה ונחקרת עוד על הפוטנציאל שלה כאנטיביוטיקה חדשה.
החוקרים השתמשו ב-HPLC-HR-MS2 כדי לבודד ולזהות את התרכובות הללו, כשהמשקל המולקולרי של הפוספוליפיד בסביבות ה-700 ותפקידו הספציפי בשיבוש האינטראקציה בין EPEC לתאי מארח. "השלבים הבאים הם אופטימיזציה של תנאי התרבית לייצור תרכובות ובידוד של כמויות מספיקות של כל תרכובת כדי להבהיר את המבנים שלהם ולחקור עוד יותר את הפעילות הביולוגית שלהם", אמרה טמלה.
