עמידות לאנטיביוטיקה לא ידועה בעבר נפוצה בקרב חיידקים

"זיהינו גנים חדשים של עמידות במקומות שבהם הם נותרו בלתי מזוהים עד כה. גנים אלה יכולים להוות איום על בריאות האדם", אומר אריק כריסטיאנסון, פרופסור במחלקה למדעי המתמטיקה.

לפי ארגון הבריאות העולמי (WHO), עמידות לאנטיביוטיקה היא אחד האיומים הגדולים על הבריאות העולמית. כאשר חיידקים נעשים עמידים לאנטיביוטיקה, קשה עד בלתי אפשרי לטפל במחלות כמו דלקת ריאות, דלקות פצעים, שחפת ודלקות בדרכי השתן. על פי קבוצת התיאום הבין-סוכנויות של האו"ם להתנגדות מיקרוביאלית (IACG) 700,000 אנשים מתים מדי שנה מזיהומים הנגרמים על ידי חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה.

מחפש גנים של עמידות בסביבות חדשות

הגנים שהופכים חיידקים עמידים נחקרו זה מכבר, אך ההתמקדות הייתה מסורתית בזיהוי אותם גנים עמידות שכבר נפוצים בחיידקים פתוגניים. במקום זאת, במחקר החדש משבדיה, חוקרים בחנו כמויות גדולות של רצפי DNA מחיידקים כדי לנתח צורות חדשות של גנים עמידות על מנת להבין עד כמה הם נפוצים. הם התחקו אחר הגנים באלפי דגימות חיידקים שונות מסביבות שונות, בבני אדם ועליהם, באדמה וממפעלי טיהור שפכים. המחקר ניתח 630 מיליארד רצפי DNA בסך הכל.

"הנתונים דורשים עיבוד רב לפני שניתן לקבל מידע. השתמשנו במטאנומיקה, מתודולוגיה, המאפשרת לנתח כמויות אדירות של נתונים", אומר חואן אינדה דיאז, דוקטורנט במחלקה למדעי המתמטיקה, ו המחבר הראשי של המאמר.

המחקר הראה שהגנים החדשים העמידות לאנטיביוטיקה נמצאים בחיידקים כמעט בכל הסביבות. זה כולל גם את המיקרוביום שלנו – הגנים של החיידקים שנמצאים באנשים ועליהם – ולמרבה הצער, חיידקים פתוגניים, שעלולים להוביל ליותר זיהומים שקשה לטפל בהם. החוקרים מצאו כי גנים עמידות בחיידקים החיים על בני אדם ובסביבה נמצאים בשפע פי עשרה מאלה המוכרים בעבר. ומהגנים העמידות שנמצאו בחיידקים במיקרוביום האנושי, 75 אחוז לא היו ידועים קודם לכן.

החוקרים מדגישים את הצורך בידע נוסף על בעיית העמידות לאנטיביוטיקה.

"לפני מחקר זה, לא היה שום ידע על השכיחות של גנים עמידות חדשים אלה. עמידות לאנטיביוטיקה היא בעיה מורכבת, והמחקר שלנו מראה שעלינו לשפר את ההבנה שלנו לגבי התפתחות העמידות בחיידקים ושל הגנים העמידות. זה יכול להוות איום בעתיד", אומר כריסטיאנסון.

בתקווה למנוע התפרצויות חיידקים במגזר הבריאות

צוות המחקר עובד כעת על שילוב הנתונים החדשים בפרויקט EMBARK הבינלאומי (Establishing a Monitoring Baseline for Antibiotic Resistance in Key environments). הפרויקט מתואם על ידי יוהאן בנגסון-פלמה, עוזר פרופסור במחלקה למדעי החיים בצ'אלמרס, ומטרתו לקחת דגימות ממקורות כמו שפכים, אדמה ובעלי חיים כדי לקבל מושג על הדרך בה עמידות לאנטיביוטיקה מתפשטת בין בני אדם והסביבה.

"חיוני שצורות חדשות של גנים עמידות יילקחו בחשבון בהערכות סיכונים הנוגעות לעמידות לאנטיביוטיקה. השימוש בטכניקות שפיתחנו מאפשר לנו לנטר את הגנים העמידות החדשים הללו בסביבה, בתקווה שנוכל לזהות אותם בסביבה חיידקים פתוגניים לפני שהם מסוגלים לגרום להתפרצויות בסביבה רפואית", אומרת בנגסון-פאלמה.

עוד על המחקר

החוקרים השתמשו ב-DNA משני מאגרי מידע ציבוריים. מסד הנתונים הראשון, ResFinder, מכיל כמה אלפי גנים ידועים לעמידות לאנטיביוטיקה בחיידקים. החוקרים הרחיבו את אלה במספר רב של גנים עמידות חדשים שמצאו באמצעות ניתוח של DNA חיידקי. גני העמידות הידועים והחדשים הסתכמו ב-20,000 בסך הכל.

המאגר השני, MGnify, מכיל כמויות גדולות של DNA חיידקי ממקורות שונים כמו חיידקים החיים על ובתוך אנשים, במכוני טיהור שפכים ומהאדמה ומהמים. אלה נותחו כדי לחקור עד כמה נפוצים גנים העמידות השונים ב-DNA של חיידקים. המחקר ניתח 630 מיליארד רצפי DNA בסך הכל והתוצאות הראו שגנים העמידות קיימים כמעט בכל הסביבות. לפני מחקר זה, לא היה ידע על שכיחות הגנים החדשים של עמידות אלה.

השיטה בה השתמשו החוקרים נקראת מטאגנומיקה, ואינה חדשה, אך עד כה לא נעשה בה שימוש לניתוח סוגים חדשים של גנים עמידות לאנטיביוטיקה בכמויות כה גדולות. Metagenomics היא שיטה לחקר המטאנום, שהוא מערך הגנים המלא של כל האורגניזמים השונים בדגימה נתונה או בסביבה נתונה. באמצעות השיטה ניתן גם לחקור מיקרואורגניזמים שלא ניתן לגדל במעבדה.

מחקר זה בוצע על ידי חואן סלבדור אינדה-דיאז, דיוויד לונד, מרקוס פאראס-מולטו, אנה ג'ונינג, יוהאן בנגסון-פאלמה ואריק כריסטיאנסון. החוקרים עובדים באוניברסיטת צ'אלמרס לטכנולוגיה, באוניברסיטת גטבורג ובמרכז פראונהופר-צ'אלמרס בשוודיה.