צוות בראשות UCL (אוניברסיטת קולג 'לונדון) וחוקרי אימפריאל קולג' בלונדון הראו לראשונה כיצד אנטיביוטיקה מצילה חיים המכונה פולימיקסין פירס את השריון של חיידקים מזיקים.
הממצאים, שפורסמו בכתב העת מיקרוביולוגיה טבעיתיכול להוביל לטיפולים חדשים בזיהומים חיידקיים-דחופים במיוחד מכיוון שזיהומים עמידים לתרופות כבר הורגים יותר ממיליון אנשים בשנה.
פולימיקסינים התגלו לפני יותר מ 80 שנה ומשמשים כטיפול אחרון אחרון בזיהומים הנגרמים על ידי חיידקים "שליליים גרם". לחיידקים אלה שכבת שטח חיצונית הפועלת כמו שריון ומונעת אנטיביוטיקה מסוימת לחדור לתא. ידוע כי פולימיקסינים מכוונים לשכבה חיצונית זו, אך כיצד הם משבשים אותה ואז הורגים חיידקים עדיין לא מובנים.
במחקר החדש, צוות המחקר חשף בתמונות ברזולוציה גבוהה ובניסויים ביוכימיים כיצד הפולימיקסין האנטיביוטי B גרם במהירות לבליטות ובליטות לפרוץ על פני השטח של א. קולי תא חיידקי.
בליטות אלה, שהופיעו תוך דקות ספורות, אחריהם החיידק שהשיל במהירות את השריון החיצוני שלו.
האנטיביוטיקה, סיכמו החוקרים, עוררה את התא לייצר ולהשיל את שריונו. ככל שהתא ניסה ליצור אמור חדש, כך הוא איבד את האמור שהוא עושה, בקצב כזה הוא השאיר פערים בהגנותיו, ומאפשר לאנטיביוטיקה להיכנס לתא ולהרוג אותו.
עם זאת, הצוות מצא כי תהליך זה – בליטות, ייצור מהיר ושפיכת שריון ומוות תאים – התרחש רק כאשר התא היה פעיל. בחיידקים רדומים (שינה) מכבים ייצור שריון, מה שהופך את האנטיביוטיקה לבלתי יעילה.
הסופר המשותף של סניור ד"ר אנדרו אדוארדס, מאימפריאל, אמר: "במשך עשרות שנים הנחנו שאנטיביוטיקה שממוקדת שריון חיידקים הצליחו להרוג את החיידקים בכל מדינה, בין אם הם משכפלים באופן פעיל או שהם היו רדומים. אבל זה לא המקרה.
באמצעות לכידת התמונות המדהימות הללו של תאים בודדים, הצלחנו להראות כי סוג זה של אנטיביוטיקה עובד רק בעזרת החיידק, ואם התאים נכנסים למצב דמוי שינה, התרופות כבר לא עובדות – וזה מאוד מפתיע. "
ד"ר אנדרו אדוארדס, קולג 'אימפריאל לונדון
להיות רדום מאפשר לחיידקים לשרוד תנאים לא טובים כמו חוסר מזון. הם יכולים להישאר רדומים במשך שנים רבות ו"מתעוררים "כאשר התנאים נעשים חיוביים יותר. זה יכול לאפשר לחיידקים לשרוד כנגד אנטיביוטיקה, למשל, ולעורר מחדש כדי לגרום לזיהומים חוזרים ונשנים בגוף.
הסופר המשותף לפרופסור בארט הוגנבויום, שבסיסו במרכז לונדון לננו-טכנולוגיה ב- UCL, אמר: "פולימיקסינים הם קו הגנה חשוב מפני חיידקים שליליים גרם, הגורמים לזיהומים רבים עמידים לתרופות קטלניות. חשוב שנבין כיצד הם עובדים.
"האתגר הבא שלנו הוא להשתמש בממצאים אלה כדי להפוך את האנטיביוטיקה ליעילה יותר. אסטרטגיה אחת עשויה להיות לשלב טיפול פולימיקסין – באופן אינטואיטיבי – עם טיפולים המקדמים את ייצור השריון ו/או להעיר חיידקים 'שינה' כך שניתן יהיה לבטל גם תאים אלה.
"העבודה שלנו מראה גם שאנחנו צריכים לקחת בחשבון באילו חיידקי מדינה נמצאים כאשר אנו מעריכים את היעילות של אנטיביוטיקה."
THE א. קולי תאים צולמו במרכז לונדון לננו -טכנולוגיה ב- UCL. מחט זעירה, רק כמה ננומטרים ברוחב, נדרסה על תא החיידק, "מרגיש" את הצורה ליצירת תמונה (טכניקה הנקראת מיקרוסקופיית כוח אטומית) ברזולוציה גבוהה בהרבה ממה שניתן היה באור.
המחברת המשותפת קרולינה בורלי, סטודנטית לתואר שלישי במרכז לונדון לננו-טכנולוגיה ב- UCL, אמרה: "היה מדהים לראות את ההשפעה של האנטיביוטיקה על פני החיידק בזמן אמת. התמונות שלנו של החיידקים מראים ישירות את הקיר הזה של הקיר הזה, זה של הקיר הזה של הקיר הזה של הקיר הזה של הקיר הזה, זה על הקיר של 'זה' כדאון '. שיבש, ומאפשר לאנטיביוטיקה להסתנן. "
הצוות השווה כמה פעיל (צומח) ולא פעיל א. קולי התאים הגיבו לפולימיקסין B במעבדה, ומצאו כי האנטיביוטיקה ביטלה ביעילות תאים פעילים אך לא הרגה תאים רדומים.
הם גם בדקו את א. קולי תגובת התאים עם וללא גישה לסוכר (מקור מזון שמעיר תאים רדומים). כאשר היה סוכר היה נוכח, האנטיביוטיקה הרגה תאים רדומים בעבר, אך רק לאחר עיכוב של 15 דקות – הזמן הדרוש לחיידקים לצרוך את הסוכר ולחדש את ייצור השריון החיצוני שלו.
בתנאים שבהם האנטיביוטיקה הייתה יעילה, החוקרים גילו יותר שריון המשתחרר מהחיידקים. הם גם צפו בבליטות המתרחשות על פני התא.
בתנאים שבהם זה לא היה יעיל, האנטיביוטיקה נקשרה לממברנה החיצונית אך גרמה לנזק מועט.
המחבר המשותף ד"ר אד דגלאס, מאימפריאל, אמר: "צפינו כי הפרעה בשריון החיצוני ביותר של החיידקים התרחשה רק כאשר החיידקים צורכים סוכר. ברגע שידענו זאת, נוכל להבין במהירות מה קורה."
מחבר המשותף פרופסור בויאן בונב, מאוניברסיטת נוטינגהאם, אמר: "עבודה משותפת העניקה לנו תובנות ייחודיות לגבי פיזיולוגיה של חיידקים ומורפולוגיה תחת לחץ שנשארו מוסתרים במשך עשרות שנים. כעת אנו מבינים טוב יותר את נקודות התורפה של החיידקים."
