ניתן להערים על חיידקים לשלוח אותות מוות כדי לעצור את צמיחת הבתים הרריים והמגוננים שלהם שמובילים לזיהומים קטלניים, כך מדגים מחקר חדש.
התגלית של חוקרי אוניברסיטת וושינגטון סטייט תוכל יום אחד להינצל כחלופה לאנטיביוטיקה לטיפול בזיהומים קשים. דיווח ביומן, ביופילםהחוקרים השתמשו בשליחים, שהם כינו שלפוחיות תאיות מוות (D-EVs), כדי להפחית את הצמיחה של קהילות החיידקים בעד 99.99% בניסויי מעבדה.
כשמוסיפים את שלפוחיות המוות החוץ-תאיות לסביבה החיידקית, אנחנו סוג של מרמה את תאי החיידק. התאים לא יודעים איזה סוג של EV הם, אבל הם קולטים אותם כי הם רגילים לקחת אותם מהסביבה שלהם, ועם זה, האותות הפיזיולוגיים בתוך התאים משתנים מצמיחה למוות".
מאוורה גמאל סעד, הסופרת הראשונה בעיתון וסטודנטית לתואר שני בבית הספר להנדסה כימית והנדסה ביולוגית של WSU של ג'ין ולינדה ווילנד
עמידות לחיידקים היא בעיה הולכת וגוברת ברחבי העולם. בארה"ב, לפחות 2 מיליון זיהומים ו-23,000 מקרי מוות מיוחסים לחיידקים עמידים לאנטיביוטיקה מדי שנה, לפי המרכז האמריקאי לבקרת מחלות. כאשר רופאים משתמשים באנטיביוטיקה כדי לטפל בזיהום חיידקי, חלק מהחיידקים יכולים להסתתר בביתם הקשה לחדור, הררי שנקרא ביופילם. תת-אוכלוסיות אלו של תאי נגד יכולות לשרוד טיפול ומסוגלות לגדול ולהתרבות, וכתוצאה מכך לזיהומים כרוניים.
"הם עמידים כי יש להם מערכת אדפטיבית מאוד מתקדמת ומאורגנת היטב", אמר סעד. "ברגע שיש שינוי בסביבה, הם יכולים להתאים את המסלולים התוך-תאיים שלהם מהר מאוד ולשנות אותו כדי להתנגד לאנטיביוטיקה".
במחקר החדש שלהם, החוקרים גילו שהשלפוחיות החוץ-תאיות הן המפתח לניהול הצמיחה של הביופילם המגן. השלפוחיות, בועות זעירות מ-30 עד 50 ננומטר או בערך פי 2,000 קטנות מקווצת שיער, מעבירות מולקולות מהתאים, נכנסות ואז מתכנות מחדש תאים שכנים ומתפקדות כמערכת תקשורת בין תא לתא.
כחלק ממחקר זה, החוקרים חילצו את השלפוחיות מסוג אחד של חיידקים הגורמים לדלקת ריאות ולזיהומים חמורים אחרים. הם קבעו כי החיידקים מפרישים בתחילה שלפוחיות, הנקראות EVs צמיחה, עם הוראות לגדל את הביופילם שלו, ולאחר מכן, בהתאם לחומרים מזינים זמינים, זמינות חמצן וגורמים אחרים, שולחים EVs עם הוראות חדשות להפסקת גידול הביופילם.
החוקרים הצליחו לרתום את השלפוחית עם ההוראות לעצור את הגדילה ולהשתמש בהן כדי לרמות את החיידקים כדי להרוג את הביופילם בכל שלבי הצמיחה שלו. אפילו כשהסרטים הביולוגיים היו בריאים וגדלו במהירות, הם עקבו אחר ההוראות החדשות ממכשירי החשמל המתים ומתו. רכבי המוות יכולים לחדור בקלות לביופילם מכיוון שהם מוצרים טבעיים המופרשים על ידי החיידקים, ויש להם אותו מבנה דופן התא, כך שהתאים אינם מזהים אותם כאויב זר.
"על ידי רמאות של החיידקים עם רכבי המוות הללו, אנו יכולים לשלוט בהתנהגותם מבלי לתת להם את ההזדמנות לפתח עמידות", אמר סעד. "ההתנהגות של הביופילם פשוט השתנתה מצמיחה למוות."
פרופסור WSU והמחבר המקביל Wen-Ji Dong, שחקר את השלפוחיות כבר כמה שנים חשב בתחילה שכל השלפוחיות המופרשות על ידי חיידקים יעודדו את צמיחת התאים. החוקרים הופתעו כשגילו שביופילם ישנים יותר מספקים הוראות כיצד לכבות את עצמם.
"אז עכשיו אנחנו שמים לב לשלפוחיות החוץ-תאיות המופרשות על ידי סרטי ביופילם ישנים כי יש להן פוטנציאל טיפולי", אמר.
החוקרים מבקשים מימון מחקר מהמכונים הלאומיים לבריאות כדי להמשיך ולחקור בדיוק כיצד פועלים השליחים ועד כמה התהליך עובד עם סוגי חיידקים אחרים או פטריות. הם עובדים עם משרד המסחור של WSU והגישו בקשה לפטנט זמני.
