במעיים, עשרות זני חיידקים מפעילים השפעות שונות על המערכת החיסונית, שבתורן משפיעות על הבריאות שלנו – מונעים פתוגנים, עוזרים לעכל מזון ואולי אפילו משפיעים על ההתנהגות. אבל לאתר אילו חיידקים מפעילים אילו השפעות היה מאתגר.
הבנה טובה יותר של תהליך זה עשויה להוביל לדרך רבת עוצמה לטיפול במגוון מחלות.
על פיתוח שיטה שבאמצעותה ניתן לאפס את ההשפעות של חיידקי מעיים בודדים על תאי T, קזוקי נגשימה, מדען מחקר בכיר באוניברסיטת סטנפורד, הוא הזוכה ב-NOSTER & מַדָע פרס מיקרוביום, המתגמל מחקר חדשני של חוקרים צעירים העובדים על תכונות של המיקרוביוטה עם פוטנציאל להנחות התערבויות טיפוליות.
עבודתו של נגשימה הראתה שבניגוד למה שחשבו – כמה תאי T במעיים יכולים לקיים אינטראקציה עם מספר חיידקים.
"תגלית זו מציגה הזדמנות טיפולית להטות את התגובה החיסונית של המעיים (בדרכים שימושיות מבחינה טיפולית)," אמר נגשימה במאמרו עטור הפרסים.
"עבור פרס NOSTER/מדע, 2024 הייתה שנה שובר קופות באמת ביותר ממובן אחד", אמרה קרוליין אשל, עורכת בכירה ב- מַדָע. "זה מעודד לראות מדע איכותי כל כך מדור חדש של מדענים צעירים חדורי מוטיבציה, שמצליחים לעשות מחקר פנטסטי למרות האתגרים העצומים של היום."
עבודתה זוכת הפרסים של נגשימה, שפורסמה ב טֶבַע בשנת 2023, בעקבות מאמצים קודמים לבנות מיקרוביום סינתטי של המעי האנושי מאפס. "בדרך כלל, לא ניתן לשחזר את המיקרוביום של המעי האנושי מכיוון שיש לו כל כך הרבה זנים", אמר. אבל הוא ועמיתיו השיגו את ההישג הזה, ובנו מודל המורכב מהטקסות הנפוצות ביותר ממיקרוביוטת המעי האנושית. הוא שילב 119 מינים של חיידקים.
כאשר החוקרים נתנו את המיקרוביום הסינטטי לעכברים שלא היה להם מיקרוביום משלהם, זני החיידקים תפסו אחיזה ונשארו יציבים – גם כאשר המדענים הציגו חיידקים אחרים.
אבל השאלה כיצד תאי T במעיים מתקשרים עם מיקרוביום מלא של המעי – כל מיני החיידקים השונים – נותרה פתוחה.
אז לאחר שעזרה בבניית המיקרוביום הסינתטי, נגשימה הצטרף לעמיתים במעבדתו של מייקל פישבאך מסטנפורד שרצו לבדוק כיצד להשתמש במודל כדי לאפיין את תגובת המעי לקהילת החיידקים האדירה הזו.
הם עקבו אחר תהליך זהיר, וחיפשו סימנים של גירוי קולטן תאי T (TCR) לחיידקים בודדים. החשיבה עד כה הייתה ש-TCR צריך לזהות חיידק מסוים ולהמריץ אותו.
כדי לחקור זאת יותר, נאגאשימה ועמיתיו העריכו את התגובות של תאי T מעכברים לכל אחד מחברי החיידקים במיקרוביום המעי הסינתטי. "טיפחנו יחד תאי T עם כל זן בקהילת החיידקים – אחד בכל פעם", הסביר.
הם עשו זאת עבור מאות זנים של חיידקים המיוצגים במעי הסינתטי – תוך הסתכלות על תגובות של תאי T בודדים.
"שיטה זו יעילה הרבה יותר ממה שנעשה כדי לבדוק את תפקודם של זני חיידקים", אמר נגשימה. "כעת אנו יכולים לדעת אילו חיידקים מעוררים תאי T בהקשר של מאות זנים. בעבר לא הייתה דרך לעשות זאת".
אולם בהסתכלו על תגובות תאי T לכל אחד מהזנים, הם ראו משהו מסקרן. בניגוד למה שהיה צפוי, חלק מתאי T זכו לגירוי על ידי זני חיידקים מרובים.
"התוצאה לא הייתה עקבית עם ההשערה ש-TCR הוא ספציפי לזן אחד בקהילה", אמר נגשימה. "במקום זאת, תוצאה זו מעידה על כך שתא T אחד יכול לזהות זני חיידקים מרובים בו זמנית."
נגשימה כינה את תאי ה-T הללו "תאי T שוברי קופות". מחקר נוסף גילה שהם מגיבים לחיידקים רבים מכיוון שהם מזהים חלק משטח החיידק – אנטיגן – שנראה דומה על פני זני חיידקים שונים.
ההבנה של כוחם של תאי T מסוימים אלה, כפי שהם מקיימים אינטראקציה עם המעי, טומנת בחובה השלכות טיפוליות, כולל לשיפור טיפולי סרטן הכוללים תאי CAR T.
זה יכול גם לעזור למדענים הפועלים להוספה או מחיקה של זני חיידקים ספציפיים כדי להשיג השפעות בריאותיות ספציפיות.
השנה מציינת השנה החמישית של הפרס, ואני נרגש לראות את המדענים הצעירים שלנו שוב רודפים בלהט מחקר על תרופות מבוססות מיקרוביום לשיפור בריאות האדם. אני נרגש לראות כיצד הפרס ממשיך להניע תגליות מדעיות שמטרתן מניעה וטיפול במחלות כרוניות רבות ברחבי העולם".
קוהיי קיטאו, מנכ"ל NOSTER Inc.
לינה יאו, מדענית ב-Genentech, היא פיינליסטית עבור NOSTER & מַדָע פרס מיקרוביום. במאמרה, "חיידקים פועלים כאדריכלים של מאפננים של תאי T מארח באמצעות חומצות מרה," היא מספרת על עבודתה לתמרן מסלולים חיידקיים מסוימים כדי להציע גישות טיפוליות חדשות לטיפול במחלות מעי דלקתיות והפרעות אוטואימוניות אחרות.
בריטני נידהאם היא פיינליסטית ל-NOSTER & מַדָע פרס מיקרוביום על חיבורה, "מטבוליט חיידקי משפיע על המיאלינציה במוח". המחקר שלה הבהיר תובנות לגבי האופן שבו מטבוליטים חיידקיים משפיעים על המוח – במיוחד מיאלין, שכבה מבודדת על אקסונים נוירונים. תוצאות אלו יספקו מטרות כימיות להשפיע טיפולית על המוח דרך המעי.
