חיידק השחפת בצורת מוט (שחפת), שארגון הבריאות העולמי שוב מדורג כקוטל מחלות זיהומיות המוביל בעולם, הוא האורגניזם החד-תאי הראשון שנצפה אי פעם שומר על קצב צמיחה עקבי לאורך מחזור חייו. ממצאים אלה, שדווחו על ידי חוקרי בית הספר לרפואה של אוניברסיטת טאפטס ב-15 בנובמבר בכתב העת מיקרוביולוגיה של הטבעלהפוך את אמונות הליבה של ביולוגיה של תאי חיידקים ולרמז מדוע הפתוגן הקטלני מתמרן כל כך בקלות על מערכת החיסון והאנטיביוטיקה שלנו.
"הדבר הבסיסי ביותר שאתה יכול לחקור בחיידקים הוא איך הם גדלים ומתחלקים, אך המחקר שלנו מגלה שפתוגן השחפת משחק לפי מערכת כללים שונה לחלוטין בהשוואה לאורגניזמים מודלים שקל יותר לחקור", אמר ברי אולדריג', א. פרופסור לביולוגיה מולקולרית ומיקרוביולוגיה בבית הספר לרפואה ופרופסור להנדסה ביו-רפואית בבית הספר להנדסה, וכן אחד מחברי המאמר הבכירים יחד עם אריאל אמיר ממכון ויצמן למדע.
חיידקי שחפת מצליחים לשרוד בבני אדם מכיוון שחלקים מסוימים של הזיהום יכולים להתפתח במהירות בתוך המארח שלהם, מה שמאפשר לחריגים הללו להימנע מגילוי או להתנגד לטיפול. אם למישהו יש שחפת, נדרשים חודשים של אנטיביוטיקה שונות כדי להירפא, וגם אז, גישה זו מצליחה רק ב-85% מהחולים. אולדריג' ועמיתיה משערים שהפערים בהבנתנו את הביולוגיה הבסיסית מאחורי תופעה זו מעכבים את הפיתוח של טיפולים יעילים יותר.
עם זאת, קבלת תשובות התגלתה כעבודה איטית וקפדנית. פוסט-דוקטורט כריסטין (יון סון) צ'ונג בבית הספר לרפואה, אחד הכותבים הראשונים של המאמר, בילתה שלוש שנים במתקן מיוחד המצויד לטיפול בפתוגנים בסיכון גבוה תוך התבוננות בהתנהגות של תאי שחפת בודדים. מכיוון שחיידקי השחפת מכפילים את עצמם כל 24 שעות (לעומת 20 דקות עבור מספר מיני חיידקים מודל), הצוות של אולדריג' היה צריך לפתח ולפרוס שיטות מיקרוסקופיה חדשות כדי לצלם את החיידק על פני תקופות של שבוע. צ'ונג ניתח את הצילומים ועקב אחר כל חיידקי שחפת וצאצאיו באופן ידני, מכיוון שהם גם קטנים ונוטים לנוע, כך שלא ניתן היה להשתמש בניתוח אוטומטי.
ניסויים אלו הראו כי חיידק השחפת אינו עוקב אחר דפוסי צמיחת תאים צפויים. במינים אחרים של חיידקים, הצמיחה היא אקספוננציאלית, כלומר תאים גדלים לאט יותר כשהם קטנים יותר. עבור חיידקי שחפת, קצב הגדילה יכול להיות זהה בין אם הם נולדו זה עתה (וקטנים) או רחוק במחזור התא שלהם ובקרוב יתחלקו.
זהו האורגניזם המדווח הראשון שיכול לעשות זאת. ההתנהגות של השחפת מאתגרת את הביולוגיה החיידקית הבסיסית שכן חשבו שהריבוזומים – שהם אתרים של סינתזת חלבון בתא – מניעים את קצב גדילת התאים, אבל העבודה שלנו מציעה שייתכן שמשהו אחר קורה בחיידקי השחפת שמעלה שאלות חדשות לגבי צמיחתו לִשְׁלוֹט."
Christin (Eun Seon) Chung, עמית פוסט-דוקטורט, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת טאפטס
בנוסף לדיווח שיש שונות רבה בהתנהגויות הגדילה בין תאי החיידק הבודדים, הצוות גילה עוד התנהגות צמיחה חדשה של חיידקי שחפת: הם יכולים גם להתחיל לגדול משני קצוות לאחר לידתם. זה היה בלתי צפוי שכן חיידקים קשורים מתחילים לצמוח רק מהקצה ההפוך מהמקום שבו הם צבטו את תא האם שלהם בחלוקה.
יחד, התצפיות חושפות שחיידקי שחפת משתמשים באסטרטגיות חלופיות כדי להגביר את השונות בקרב צאצאיהם, ומאתגרים הנחות קודמות המבוססות על אורגניזמים מודלים שגדלים מהר יותר ואחידים יותר. אולדריג' אומרת שהמחקר יעזור למעבדה שלה ולצוותי מחקר אחרים להבין ולנצל טוב יותר את המנגנונים הללו למטרות טיפול.
"הרבה מחקרים בסיסיים במיקרוביולוגיה נעשים באורגניזמים מודלים שגדלים במהירות, ולמרות שהם מודלים מסיבה מסוימת, זה לא הופך אותם לנציגים של סוגים אחרים של חיידקים", אמר אולדריג'. "יש מגוון עצום של חיים שאנחנו לא לומדים ברמה הבסיסית והעבודה הזו מדגימה למה אנחנו צריכים לחקור את הפתוגנים עצמם".
תרמו לעבודה גם Prathitha Kar מאוניברסיטת הרווארד, הסופרת השנייה הראשונה בעיתון, ומאליוואן קמקאו, לשעבר מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת טאפטס.
