חוקרים מבית הספר לרפואה איקאן בהר סיני זיהו גישה חדשה לשליטה בזיהומים חיידקיים. הממצאים תוארו בגיליון המקוון של 6 בפברואר של טבע ביולוגיה מבנית ומולקולרית (DOI # 10.1038/s41594-024-01220-x).
הצוות מצא דרך להפעיל מנגנון הגנה חיוני של חיידקים כדי להילחם ולנהל זיהומים חיידקיים. מערכת ההגנה, הנקראת Cyclic oligonucleotide-based antiphage signaling system (CBASS), היא מנגנון טבעי המשמש חיידקים מסוימים כדי להגן על עצמם מפני התקפות ויראליות. הרס עצמי של חיידקים כאמצעי למניעת התפשטות הנגיף לתאי חיידקים אחרים באוכלוסייה.
רצינו לראות כיצד מופעלת מערכת ה-CBASS ההרגה העצמית של חיידקים והאם ניתן למנף אותה כדי להגביל זיהומים חיידקיים. זוהי גישה רעננה להתמודדות עם זיהומים חיידקיים, דאגה משמעותית בבתי חולים ובמסגרות אחרות. חיוני למצוא כלים חדשים למלחמה בעמידות לאנטיביוטיקה. במלחמה נגד חיידקי העל, אנחנו צריכים כל הזמן לחדש ולהרחיב את ערכת הכלים שלנו כדי להקדים את העמידות המתפתחת לתרופות".
Aneel Aggarwal, PhD, מחבר בכיר, פרופסור למדעי הפרמקולוגיה ב-Icahn הר סיני
על פי דו"ח משנת 2019 של המרכז לבקרת מחלות ומניעתן, יותר מ-2.8 מיליון זיהומים עמידים לחיידקים מתרחשים בארצות הברית מדי שנהעם למעלה מ-35,000 אנשים שמתו כתוצאה מכך.
כחלק מהניסויים, החוקרים חקרו כיצד "Cap5", או חלבון 5 הקשור ל-CBASS, מופעל לפירוק DNA וכיצד ניתן להשתמש בו כדי לשלוט בזיהומים חיידקיים באמצעות שילוב של ניתוח מבני ומגוון ביו-פיזי, ביוכימי ותאי מבחני. Cap5 הוא חלבון מפתח המופעל על ידי נוקלאוטידים מחזוריים (מולקולות איתות קטנות) כדי להרוס את ה-DNA של תא החיידק עצמו.
"במחקר שלנו, התחלנו בזיהוי איזה מהנוקלאוטידים המחזוריים הרבים יכול להפעיל את האפקטור Cap5 של מערכת ה-CBASS", אומרת סופרת בכירה אולגה רקקובליט, PhD, עוזרת פרופסור למדעי הפרמקולוגיה באיכאן הר סיני. "ברגע שהבנו את זה, בדקנו מקרוב את המבנה של Cap5 כאשר הוא קשור למולקולות האיתות הקטנות הללו. לאחר מכן, עם עזרת מומחית של דניאלה סקיאקי, PhD, חוקרת ב-Icahn הר סיני, הראינו כי על ידי הוספת המולקולות המיוחדות הללו. לסביבת החיידקים, מולקולות אלו עשויות לשמש כדי לחסל את החיידקים."
החוקרים מצאו כי קביעת המבנה של Cap5 עם נוקלאוטידים מחזוריים היווה אתגר טכני, הדורש עזרת מומחה מדייל F. Kreitler, PhD, AMX Beamline Scientist ב-Brookhaven National Laboratory. זה הושג על ידי שימוש בקרינת רנטגן סינכרוטרון ממוקדת מיקרו באותו מתקן. קרינת רנטגן סינכרוטרון ממוקדת מיקרו היא סוג של קרינת רנטגן שלא רק מיוצרת באמצעות סוג מסוים של מאיץ חלקיקים (סינכרוטרון), אלא גם מרוכזת או ממוקדת בקפידה באזור זעיר לצורך הדמיה או ניתוח מפורטים יותר.
לאחר מכן, החוקרים יחקרו כיצד תגליותיהם חלות על סוגים אחרים של חיידקים ויעריכו האם ניתן להשתמש בשיטה שלהם לניהול זיהומים הנגרמים על ידי חיידקים מזיקים שונים.
המאמר מכונה "הפעלת CBASS-Cap5 endonuclease immune effector על ידי נוקלאוטידים מחזוריים."
מחברים נוספים שתרמו לעבודה זו הם אנג'ליקי בוקו, דוקטורט וג'יתש קוטור, דוקטורט, שניהם עם איכאן הר סיני.
העבודה מומנה על ידי המענקים הלאומיים לבריאות R35-GM131780, P41GM111244, KP1605010, P30 GM124165, S10OD021527, GM103310, ועל ידי מענק קרן סימונס SF349247.
