חיידקים משנים את הריבוזומים שלהם כאשר הם נחשפים לאנטיביוטיקה בשימוש נרחב, על פי מחקר שפורסם היום ב תקשורת טבע. השינויים העדינים עשויים להספיק כדי לשנות את אתר הקישור של מטרות התרופה ולהוות מנגנון חדש אפשרי של עמידות לאנטיביוטיקה.
Escherichia coli הוא חיידק נפוץ אשר לרוב אינו מזיק אך עלול לגרום לזיהומים חמורים. החוקרים חשפו את E. coli לסטרפטומיצין וקסאגאמיצין, שתי תרופות המטפלות בזיהומים חיידקיים. סטרפטומיצין היה מרכיב עיקרי בטיפול בשחפת ובזיהומים אחרים מאז שנות ה-40, בעוד שקסאגאמיצין פחות מוכר אך חיוני במסגרות חקלאיות למניעת מחלות חיידקיות בגידולים.
שתי האנטיביוטיקה פוגעות ביכולת של חיידקים לייצר חלבונים חדשים על ידי מיקוד ספציפי לריבוזומים שלהם. מבנים מולקולריים אלו יוצרים חלבונים והם בעצמם עשויים מחלבונים ו-RNA ריבוזומי. RNA ריבוזומלי משתנה לעתים קרובות עם תגים כימיים שיכולים לשנות את הצורה והתפקוד של הריבוזום. תאים משתמשים בתגים אלה כדי לכוונן את ייצור החלבון.
המחקר מצא כי בתגובה לאנטיביוטיקה, E. coli מתחיל להרכיב ריבוזומים חדשים שהם מעט שונים מאלה המיוצרים בתנאים רגילים. תלוי באיזו אנטיביוטיקה השתמשו, לריבוזומים החדשים היו חסרים תגים מסוימים. התגים אבדו במיוחד באזורים שבהם אנטיביוטיקה נצמדת ועוצרת את ייצור החלבון. המחקר מצא שזה הפך את החיידקים לעמידים יותר לתרופות.
אנו חושבים שהריבוזומים של החיידקים עשויים לשנות את המבנה שלו מספיק כדי למנוע מאנטיביוטיקה להיקשר ביעילות."
אנה דלגדו-טג'דור, המחברת הראשונה של המחקר וסטודנטית לדוקטורט במרכז לרגולציה גנומית (CRG) בברצלונה
ידוע כי חיידקים מפתחים עמידות לאנטיביוטיקה בדרכים שונות, כולל מוטציות ב-DNA שלהם. מנגנון נפוץ נוסף הוא יכולתם לשאוב ולהעביר אנטיביוטיקה באופן אקטיבי אל מחוץ לתא, תוך הפחתת ריכוז התרופה בתוך התא לרמות שאינן מזיקות עוד.
המחקר הוא עדות לאסטרטגיית הישרדות חדשה לגמרי. "E. coli משנה את המבנים המולקולריים שלו בדיוק יוצא דופן ובזמן אמת. זוהי דרך חמקנית ועדינה להתחמק מתרופות", אומרת ד"ר אווה נוובה, מחברת המחקר המקבילה וחוקרת ב-CRG.
החוקרים מצאו את הממצאים באמצעות טכנולוגיית רצף ננופורית מתקדמת, שקוראת ישירות מולקולות RNA. טכניקות קודמות יעבדו מולקולות RNA בצורה כזו שתסיר את השינויים הכימיים. "הגישה שלנו אפשרה לנו לראות את השינויים כפי שהם, בהקשר הטבעי שלהם", אומר ד"ר נוובה.
המחקר אינו חוקר מדוע או כיצד השינויים הכימיים הולכים לאיבוד מלכתחילה. מחקר נוסף יכול לחקור את הביולוגיה הבסיסית של מנגנון ההסתגלות ולחשוף דרכים חדשות להילחם באחד המשברים הגדולים ביותר בתחום הבריאות העולמי. עמידות עולמית לאנטי-מיקרוביאלית גבתה לפחות מיליון חיים בכל שנה מאז 1990 וצפויה לגבות עוד 39 מיליון חיים בין עכשיו ל-2050.
"אם נוכל להעמיק ולהבין מדוע הם משירים את השינויים הללו, נוכל ליצור אסטרטגיות חדשות שמונעות מחיידקים לשפוך אותם מלכתחילה או ליצור תרופות חדשות הנקשרות בצורה יעילה יותר לריבוזומים שהשתנו", אומר ד"ר נוובה.
