חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו ניתחו את הגנום של מאות טפילי מלריה כדי לקבוע אילו וריאנטים גנטיים צפויים להקנות עמידות לתרופות. הממצאים, שפורסמו ב מַדָעיכול לעזור למדענים להשתמש בלמידת מכונה כדי לחזות עמידות לתרופות נגד מלריה ולתעדף בצורה יעילה יותר את הטיפולים הניסויים המבטיחים ביותר לפיתוח נוסף. הגישה יכולה גם לעזור לחזות עמידות לטיפול במחלות זיהומיות אחרות, ואפילו סרטן.
הרבה מחקרי עמידות לתרופות יכולים להסתכל רק על חומר כימי אחד בכל פעם, אבל מה שהצלחנו לעשות כאן הוא ליצור מפת דרכים להבנת עמידות לתרופות נגד מלריה על פני יותר ממאה תרכובות שונות. תוצאות אלו יהיו שימושיות גם למחלות אחרות, מכיוון שרבים מהגנים העמידים שחקרנו נשמרים במינים שונים".
אליזבת וינזלר, Ph.D., פרופסור בבית הספר לרוקחות ומדעי התרופות באוניברסיטת קליפורניה סן דייגו סקאגס ובמחלקה לרפואת ילדים בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת סן דייגו
מלריה, מחלה הנישאת יתושים הפוגעת במאות מיליוני אנשים ברחבי העולם, מהווה איום מרכזי לבריאות הציבור באזורים טרופיים וסובטרופיים רבים. למרות התקדמות ניכרת לקראת שליטה במחלה, המלריה נותרה גורם מוביל לתחלואה ותמותה, במיוחד באפריקה, שבה 95% ממקרי המוות ממלריה מתרחשים על פי ארגון הבריאות העולמי. תרופות קו ראשון נכשלו שוב ושוב עקב התפשטות זנים עמידים לתרופות של Plasmodium falciparumהטפיל הגורם למלריה.
"הצורך בטיפולי מלריה חדשים ויעילים יותר הוא דחוף, אבל המימון למחקר ופיתוח תרופות למלריה מוגבל מאוד", אמרה וינזלר, שבנוסף לתפקידה באוניברסיטת סן דייגו היא מנהלת קרן ביל ומלינדה גייטס במימון מאיץ תרופות למלריה. "עם זאת, קהילת חוקרי המלריה מאורגנת ומשתפת פעולה מאוד, והמחקר שלנו הצליח למנף את העוצמות הללו כדי ליצור משאב שיקל משמעותית על תהליך הזיהוי ותעדוף טיפולים חדשים במלריה".
החוקרים ניתחו את הגנום של 724 טפילי מלריה שהתפתחו במעבדה כדי להתנגד לאחת מ-118 תרכובות שונות נגד מלריה, כולל טיפולים מבוססים וגם חומרים ניסיוניים חדשים. על ידי חיפוש אחר דפוסים במוטציות שהיו קשורות לעמידות, החוקרים הצליחו לזהות מאפיינים ייחודיים של וריאנטים גנטיים אלה, כגון מיקומם הפיזי בתוך גנים, שניתן להשתמש בהם כדי לחזות אילו וריאציות עשויות לתרום לעמידות לתרופות.
"המטרה הסופית שלנו היא להשתמש בלמידת מכונה כדי לעזור לנו להבין לאילו תרכובות יש את הסיכון הגבוה ביותר להיפגע עקב עמידות, כך שנוכל לייעל את תהליך פיתוח התרופה המוקדם ובסופו של דבר להכניס טיפולים לניסויים קליניים מהר יותר", אמר וינזלר. "מחקר זה נותן לנו את הנתונים הדרושים להכשרת הכלים החדשים הללו."
"המחקר גם חושף כיצד רשתות של גנים מתחברות כדי לתווך עמידות על פני מחלקות כימיות, ומספק מפת דרכים בזמן שאנו מחפשים תרכובות עמידות עמידות", מוסיף דיוויד פידוק, Ph.D., מחבר משותף ופרופסור למיקרוביולוגיה ואימונולוגיה במכללת רופאים ומנתחים של אוניברסיטת קולומביה ואגלוס.
בעוד שלממצאים יש השלכות משמעותיות על פיתוח תרופות חדשות נגד מלריה, החוקרים מדגישים גם שהגישה שלהם יכולה להיות רלוונטית למחלות שונות. הסיבה לכך היא שהמנגנון הגנטי המניע עמידות לתרופות עקבי בין פתוגנים שונים ואפילו בתוך תאים אנושיים. לדוגמה, רבות מהמוטציות המניעות עמידות שזוהו במחקר היו מחלבון בטפילי P. falciparum, הנקרא PfMDR1, שיכול להעביר חומרים בין חלקים שונים של התא, כולל הובלת תרופות הרחק מאתר הפעולה שלהן. ל-PfMDR1 יש מקבילה מדויקת בבני אדם, ומוטציות בגרסה האנושית הן אחד המניעים העיקריים של עמידות לטיפול בסרטן.
"ההשפעה הפוטנציאלית של מחקר זה היא עצומה ומתרחבת הרבה מעבר למחלה בודדת", אמר וינזלר. "חקר המלריה נתן לנו את ההזדמנות לחבר את המשאב הזה יחד, ואנו מקווים שהממצאים הללו יעזרו לשנות את הדרך שבה אנו חוקרים עמידות לתרופות בכללותה, לא רק במלריה".
