דמיין ילד עם אקזמה שמגרד טלאי עור מגורה. צורות פתיחה קטנטנות, בלתי נראות לעין. לתוך ההפרה הזו מחליק חיידק משותף, Staphylococcus aureusו עבור אנשים רבים, החיידקים יישארו לא מזיקים. אך במישהו עם מחסום עור מוחלש, החיידק יכול להיצמד בחוזקה, להכפיל ולהפעיל זיהום שקשה לשלוט בו. במקרים חמורים, סטף מתפשט מעבר לעור והופך לסכנת חיים. זנים עמידים כמו MRSA הופכים את מה שצריך להיות זיהום שניתן לטפל בסיוט רפואי, כזה שטוען לעשרות אלפי חיים בכל שנה בארצות הברית בלבד.
השאלה שהפילה את החוקרים במשך שנים היא מדוע חיידקי סטף נאחזים בעשרות כל כך בעור אנושי. מחקר חדש, בהנהגת המחלקה לפיזיקה של אוניברסיטת אובורן, לצד מדענים בבלגיה ובבריטניה, חשף את התשובה. פורסם ב התקדמות מדעיתהמחקר מראה כי STAPH ננעל על עור אנושי עם האחיזה הביולוגית החזקה ביותר שנמדדה אי פעם, חזקה יותר מאשר דבק -על וכמעט ללא תחרות באופיים.
במרכז גילוי זה נמצא חלבון חיידקי בשם SDRD, בו הפתוגן משתמש כמו וו מתמודד כדי לחבר את עצמו לחלבון אנושי בשם Desmoglein-1. הקשר בין השניים אינו דומה לשום דבר שנראה בעבר. זה עומד בכוחות כה חזקים עד שהם מתחרים בחוזקם של קשרים כימיים מסוימים. זה עוזר להסביר מדוע חיידקי סטף נשארים מחוברים לעור גם לאחר שריטות, שטיפה או הזעה. "זהו הקשר החזק ביותר שאינו קוולנטי-חלבון-חלבון שדווח אי פעם", אומר רפאל ברנרדי, פרופסור חבר לפיזיקה באוניברסיטת אובורן ואחד המחברים הבכירים. "זה מה שהופך את סטף כל כך מתמיד, וזה עוזר לנו להבין מדוע זיהומים אלה כל כך קשה להיפטר מהם."
המחקר חשף גם כי סידן, אלמנט הידוע יותר בחיזוק העצמות, ממלא תפקיד מפתח בביצוע אחיזת חיידקים זו. כאשר הופחתו רמות הסידן בניסויים במעבדה, הקשר בין SDRD ל- Desmoglein-1 נחלש משמעותית. כאשר התווסף סידן בחזרה, הקשר התחזק עוד יותר. ממצא זה רלוונטי במיוחד לחולים עם אקזמה, שם מופרע איזון הסידן בעור. במקום להגן על העור, רמות לא סדירות אלה עשויות למעשה להפוך את האחיזה של סטף להדקה יותר.
הופתענו לראות כמה סידן תרם לחוזק האינטראקציה הזו. זה לא רק ייצב את חלבון החיידק, הוא הפך את כל המתחם לעמידה בהרבה לשבירה. "
פריסילה גומס, חוקרת במחלקת הפיזיקה של אובורן ומחברת המחקר
כדי לחשוף פרטים אלה, הצוות שילב ניסויים מולקולה בודדת עם הדמיות חישוביות מתקדמות. באמצעות מיקרוסקופיית כוח אטומי, החוקרים באירופה מדדו את הכוח של חיידק סטיף יחיד המצורף לחלבוני עור אנושיים. בינתיים, פיזיקאי אובורן עיצבו את אטום האינטראקציה על ידי אטום על מחשבי -על חזקים. שתי הגישות התכנסו באותה מסקנה מדהימה: האחיזה של SDRD ב- desmoglein-1 חזקה יותר מכל קשר חלבון אחר הידוע בביולוגיה.
תגלית זו פותחת את הדלת לאסטרטגיות חדשות למאבק בזיהומים עמידים לאנטיביוטיקה. במקום לנסות להרוג חיידקים ישירות, מה שמניע לעתים קרובות את התפתחות ההתנגדות, מדענים יכלו לתכנן טיפולים החוסמים או מחלישים את ההדבקה של החיידקים. אם Staph לא יכול להיצמד לעור, למערכת החיסון יש סיכוי טוב יותר לפנות אותו לפני שהזיהום תופס.
"על ידי מיקוד להדבקה, אנו בוחנים דרך אחרת לחלוטין להילחם בזיהומים חיידקיים", אומר ברנרדי. "אנחנו לא מנסים להרוס את החיידקים, אלא למנוע מהם להדליק מלכתחילה."
עבור המחלקה לפיזיקה באוניברסיטת אובורן, המחקר מדגיש את התפקיד ההולך וגובר של הביופיזיקה בטיפול בבעיות דחופות בבריאות האדם. על ידי שילוב של מדידות פיזיות, תובנות ביולוגיות ועבודת צוות בינלאומית, החוקרים פתרו תעלומה ארוכת שנים של פתוגנזה של סטף וחשפו חולשה פוטנציאלית שניתן לנצל בטיפולים עתידיים. כפי ש- GOMES משקף, "פרויקט זה מראה כמה ניתן להשיג כאשר שדות שונים ומדינות שונות נפגשות כדי לענות על שאלות שאיש מאיתנו לא יכול היה לפתור לבד."
גילוי הקשר החלבוני החזק ביותר בטבע לא רק קובע אמת מידה חדשה בביופיזיקה, אלא גם מספקת נקודת מבט רעננה כיצד להערים על אחד מהפתוגנים העקשניים ביותר ברפואה.
