לחימה בנגיפים עם גנים הגנה הניתנים להחלפה: חיידקים משנים במהירות חלקים ניידים של הגנום שלהם כדי לפתח עמידות לנגיפים

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
X-ray_Promo1


וירוסים חיידקיים, מה שנקרא פאג'ים, משמידים חיידקים. חיידקים נחשפים כל הזמן להתקפות ויראליות. צוות מחקר בראשות מרטין פולץ, מיקרוביולוג מאוניברסיטת וינה, חקר כעת כיצד חיידקים מתגוננים מפני טורפים ויראליים. המחקר מראה שלחיידקים יש אלמנטים גנטיים הניתנים להחלפה שתוכננו במיוחד להגנה מפני וירוסים, מה שמאפשר לאוכלוסיית חיידקים להחליף את החסינות המולדת שלה במהירות מפתיעה. לשאלה כיצד ובאיזו מהירות מפתחים חיידקים עמידות לנגיפים היא בעלת חשיבות מרכזית לפיתוח טיפולים מבוססי פאג נגד זיהומים חיידקיים. המחקר מופיע כעת בכתב העת מַדָע.

האינטראקציה הטורפת בין חיידקים לפאג'ים

בקטריופאג'ים הם וירוסים המשתמשים בחיידקים כתאים מארח. בתהליך ההתרבות הם הורסים את תא החיידק: חיידקים נגועים מייצרים וירוסים עד שהם מתפוצצים. בתור טורפים מיקרוביאליים, הפאג'ים מעצבים באופן משמעותי את הקהילות המגוונות של מיקרואורגניזמים הממלאות תפקיד חשוב בכל הסביבות, עבור כל האורגניזמים החיים וגם לבריאות האדם. בנוסף, בגלל הגברת העמידות לאנטיביוטיקה, הפאג'ים נחשבים לחלופה מבטיחה לאנטיביוטיקה בטיפול בזיהומים חיידקיים. "אנשים למעשה השתמשו בפאג'ים בשלב מוקדם כדי להילחם בחיידקים. עם זאת, הם הוחלפו אז באנטיביוטיקה כי האינטראקציה בין וירוסים לחיידקים עדיין לא הייתה מובנת", אומר מרטין פולץ מהמרכז למיקרוביולוגיה ומדעי מערכות הסביבה (CMESS) באוניברסיטה של וינה. לפני כשנה עבר המיקרוביולוג מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) בקיימברידג' (ארה"ב) לאוניברסיטת וינה. פרויקט מחקר שהוא יזם עם הצוות שלו ב-MIT הגיע לתחתית האינטראקציה הזו.

צוות מחקר בינלאומי מגלה החלפה מהירה של גני הגנה ניידים

צוות החוקרים מאוניברסיטת וינה, MIT ואוניברסיטת סורבון בפריז (צרפת) חקר בפירוט כיצד חיידקים מתגוננים מפני וירוסים. "לכל תא חיידק יש מערכת של גנים הגנה שמאפשרים לו לחסל וירוסים מסוימים", מסביר ראש פרויקט המחקר. "המחקר שלנו מראה שגני ההגנה הללו מוחלפים מהר מאוד בין תאי חיידקים. זה אפשרי מכיוון שהם משולבים במה שנקרא אלמנטים גנטיים ניידים, השולטים בעצמם אם ומתי הם עוברים מתא אחד למשנהו".

הגנה מפני וירוסים מעצבת את האבולוציה של החיידקים

לכל חיידק יש לא רק גנום ליבה שהוא חולק עם כל שאר החיידקים ממינו, אלא גם מכיל אלמנטים גנטיים ניידים. הגנום הנייד והניתן להחלפה הזה יכול להיות שונה בין חיידקים בודדים, אבל התפקוד הכולל שלו נותר לא מובן. המחקר מראה שהוא משרת בעיקר מטרה אחת: הגנה על פאגים. בהתאם לכך, המאבק בנגיפים מעצב את חילופי הגנומים ובכך את אבולוציה החיידקית. "הממצאים שמו זרקור על חשיבות ההגנה על הפאג'ים בעולם המיקרוביאלי", מעיר רותם שורק, פרופסור במכון ויצמן למדע בישראל, על הממצאים. שורק – הוא עצמו לא היה מעורב במחקר – עורך מחקר מוביל על האינטראקציה של פאג'ים וחיידקים. בעזרת הניתוח המדויק של איי ההגנה הללו, המדענים פתרו חידה שהעסיקה את החוקרים בעשור האחרון, הוא אומר.

ניתוח של התפתחות מנגנוני הגנה מולדים של חיידקי Vibrio ימיים

המחקר מנתח מנגנוני הגנה המולדים בגנום. "התוצאות שלנו מדגישות שהחסינות המולדת הזו אחראית בעיקר להגנה מפני וירוסים. בהתבסס על ניסויי מעבדה, הונח בעבר שחיידקים מתגוננים מפני וירוסים בעיקר על ידי שינוי קולטנים הממוקמים על פני השטח שלהם", פטימה עיישה חוסיין, המחברת הראשית של הספר. המחקר, מסביר. במשך שלושה חודשים, החוקרים אספו דגימות מים בחוף ניו אינגלנד מדי יום כדי לחקור את האינטראקציה בין חיידקי Vibrio לבין אותם וירוסים המקיימים איתם אינטראקציה בבית הגידול שלהם. באמצעות ניתוחים גנומיים וגנטיים, הם צפו בשינוי אבולוציוני מהיר ביותר: במהלך 93 ימי המחקר, חיידקים בודדים פיתחו עמידות ספציפית באמצעות חילופי יסודות גנים ניידים. "השינויים האלה קורים במשך כמה דורות, כלומר חלוקת תאים", מסביר החוקר הראשי מרטין פולץ. "זה מתורגם לכך שחיידקים מסוגלים לפתח עמידות לווירוסים מסוימים תוך מספר שבועות עד חודשים בטבע."

השלכות חשובות לתכנון טיפולים מבוססי פאג'ים

פאגים וחיידקים מתקשרים באופן ספציפי מאוד. לפיכך, התקפות ויראליות מצליחות על חיידקים בודדים בלבד, ולא על זן חיידקי שלם. המחקר מדגים מדוע זה כך: "גנים ההגנה מגוונים מאוד ומוחלפים מהר מאוד, כך שתמיד יש מספר רב של פרטים עמידים באוכלוסייה", מסביר מרטין פולץ. ממצאי המחקר לא רק מספקים ידע בסיסי על אופן פעולתן של קהילות מיקרוביאליות. הם גם מצביעים על אתגרים במאבק בחיידקים עם פאג'ים: "יש לקחת בחשבון את הרכישה המהירה של עמידות בפיתוח טיפולי פאג'ים, בדיוק משום שאלמנטים גנים ניידים הדומים לאלו שחקרנו אחראים גם להתפתחות המהירה של עמידות לאנטיביוטיקה".

מקור הסיפור:

חומרים המסופק על ידי אוניברסיטת וינה. הערה: ניתן לערוך את התוכן לפי הסגנון והאורך.

.



קישור לכתבת המקור – 2021-10-22 00:52:10

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר