חוקרים ממכון בלווטניק בבית הספר לרפואה בהרווארד פתחו זה עתה צוהר חדש להבנת התפתחות העמידות לאנטיביוטיקה בחיידקים.
העבודה לא רק חושפת עקרונות של ביולוגיה אבולוציונית אלא גם מציעה אסטרטגיה חדשה להילחם במשבר העמידות לאנטיביוטיקה, שהורג כ-1.3 מיליון איש בשנה ברחבי העולם.
הממצאים, הנתמכים בחלקם במימון פדרלי, מתפרסמים ב-20 בנובמבר ב מַדָע.
חברי המעבדות של מייקל ביים, פרופסור חבר לאינפורמטיקה ביו-רפואית, ושל יוהאן פולסון, פרופסור לביולוגיה מערכות, המציאו דרך לעקוב אחר התפתחות והתפשטות העמידות לאנטיביוטיקה בחיידקים בודדים על ידי מדידת תחרות בין פלסמידים.
פלסמידים הם אלמנטים גנטיים המשכפלים את עצמם שצפים בנפרד מהכרומוזומים של החיידק עצמו. פלסמידים מתפתחים באופן עצמאי אך גם עוזרים להניע את האבולוציה של החיידקים, כולל פיתוח עמידות לתרכובות אנטי-מיקרוביאליות. למעשה, הם הדרך העיקרית שבה עמידות יכולה לקפוץ מסוג אחד של חיידקים לאחר.
מדענים חשדו שתחרות בין פלסמידים בתוך תאי חיידקים היא המפתח להנעת התפתחות הפלסמיד, אבל עד עכשיו הם לא מצאו דרך לחקור זאת. הסופר הראשון פרננדו רוסין, עמית מחקר באינפורמטיקה ביו-רפואית במעבדת ביים, ועמיתיו עשו זאת על ידי פתרון שני אתגרים.
ראשית, הם יצרו תנאי התחלה שבהם כל תא חיידקי הכיל פרופורציות שוות של שני פלסמידים שיתחרו זה בזה. שנית, הם השתמשו במכשירים מיקרופלואידיים כדי לבודד תאים בודדים ולהבחין טוב יותר בין ההשפעות של תחרות הפלסמיד התוך-תאי.
המערכת אפשרה לצוות לגלות תכונות בסיסיות של – ואילוצים על – כושר ואבולוציה של פלסמיד וחיידקים. אילוצים אלה יכולים להוות אסטרטגיות חדשות המפריעות לאבולוציה של הפלסמידים ובכך לרסן את יכולתם של הפלסמידים ללמוד לעמוד באנטיביוטיקה – שעלול להוביל לטיפולים בזיהומים חיידקיים מסכני חיים.
המחקר מספק לנו כלים חדשים להילחם ולמנוע עמידות לאנטיביוטיקה על ידי ניצול נשק של התחרות התוך-תאית בין אלמנטים גנטיים ניידים עצמם".
פרננדו רוסין, מחבר ראשון
מנקודת מבט פילוסופית יותר, הוסיף, המחקר מאיר כיצד האבולוציה פועלת ברמות מרובות, לעתים סותרות, "שהיא בסיסית להבנתנו את החיים המורכבים".
