זן קטלני של חיידקי כולרה שהופיע באינדונזיה עוד ב-1961 ממשיך להתפשט עד היום, וגבה אלפי חיים ברחבי העולם מדי שנה, וחולים מיליונים -; ועם התמדה שלה, מדענים מביכים. לבסוף, במחקר שפורסם היום ב טֶבַעחוקרים מאוניברסיטת טקסס באוסטין גילו כיצד הזן המסוכן הזה החזיק מעמד במשך עשרות שנים.
תעלומה ארוכת שנים על הזן של Vibrio cholerae (V. cholerae) האחראית למגיפת הכולרה העולמית השביעית היא כיצד השושלת הזו הצליחה להתחרות על גרסאות פתוגניות אחרות. צוות ה-UT זיהה מוזרות ייחודית של מערכת החיסון המגנה על החיידקים מפני מניע מרכזי של אבולוציה חיידקית.
מרכיב זה של מערכת החיסון הוא ייחודי לזן זה, וסביר להניח שהוא נתן לו יתרון יוצא דופן על פני אחרים V. Cholerae שושלות. זה גם איפשר לו להתגונן מפני אלמנטים גנטיים ניידים טפיליים, שכנראה מילא תפקיד מרכזי באקולוגיה ובאבולוציה של זן זה ובסופו של דבר תרם לאריכות החיים של שושלת המגיפה הזו."
ג'ק בראבו, חוקר פוסט-דוקטורט ב-UT במדעי הביו מולקולריים ומחבר מקביל על המאמר
כולרה וחיידקים אחרים, כמו כל היצורים החיים, מתפתחים באמצעות סדרה של מוטציות והתאמות לאורך זמן, מה שמאפשר התפתחויות חדשות בסביבה משתנה, כמו עמידות לאנטיביוטיקה. חלק מהמניעים של האבולוציה בחיידקים הם מבני DNA קטנים עוד יותר הנקראים פלסמידים שמדביקים, קיימים ומשכפלים בתוך חיידק בדרכים שיכולות לשנות את ה-DNA החיידקי. פלסמידים יכולים גם לצרוך אנרגיה ולגרום למוטציות שפחות מועילות עבור החיידקים.
באמצעות שילוב של ניתוח מעבדה והדמיית קריו-אלקטרון-מיקרוסקופ, צוות המחקר זיהה מערכת הגנה ייחודית בעלת שני חלקים שיש לחיידקים אלו, אשר בעצם הורסת פלסמידים, ובכך מגנה ומשמרת את זן החיידקים.
ארגון הבריאות העולמי מעריך כי כולרה מדביקה 1.3 מיליון עד 4 מיליון אנשים בשנה וכי בין 21,000 ל-143,000 מתים מדי שנה. החיידק מתפשט בדרך כלל דרך מים ומזון מזוהמים או מגע עם נוזלים של אדם נגוע. מקרים חמורים מסומנים בשלשולים, הקאות והתכווצויות שרירים שעלולות להוביל להתייבשות, לעיתים קטלנית. התפרצויות מתרחשות בעיקר באזורים עם תשתית תברואה ומי שתייה לקויה. למרות שקיים כיום חיסון למלחמה בכולרה, ההגנה מפני תסמינים חמורים יורדת לאחר שלושה חודשים בלבד. עם צורך בהתערבויות חדשות, החוקרים אומרים שהמחקר שלהם מציע דרך חדשה פוטנציאלית עבור יצרני תרופות לחקור.
"מערכת ההגנה הייחודית הזו יכולה להיות מטרה לטיפול או למניעה", אמר דיוויד טיילור, פרופסור חבר למדעי הביו מולקולריים ב-UT ומחבר בעיתון. "אם נוכל להסיר את ההגנה הזו, היא עלולה להשאיר אותה פגיעה, או אם נוכל להחזיר את המערכת החיסונית שלה לחיידקים, זו תהיה דרך יעילה להשמיד אותה."
מערכת ההגנה המתוארת במאמר מורכבת משני חלקים הפועלים יחדיו. חלבון אחד מכוון ל-DNA של הפלסמידים בדיוק יוצא דופן, ואנזים משלים גוזר את ה-DNA של הפלסמיד, ומשחרר את סליל ה-DNA שנע בכיוונים מנוגדים.
חוקרים ציינו כי מערכת זו דומה גם לחלק ממתחמי CRISPR-Cascade, המבוססים אף הם על מערכת חיסון חיידקית. תגלית CRISPR חוללה בסופו של דבר מהפכה בטכנולוגיות לעריכת גנים שהביאו לפריצות דרך ביו-רפואיות מסיביות.
דליסה א. ראמוס, רודריגו פרגוסו אוקמפו וקיידן אינגרם מ-UT היו גם מחברי העיתון. המחקר מומן על ידי המכון הלאומי למדעי הרפואה הכללית (NIGMS) של המכון הלאומי לבריאות ומענק מחקר של קרן Welch.
