חוקרים ישראלים פיתחו מערכת התאמה אישית מהירה ומדויקת של התרופה האנטיביוטית למטופל
ניטור מקדים של עמידות חיידקים לאנטיביוטיקה והתאמה מהירה ומדויקת של התרופה הנחוצה – אלה עיקריו של מאמר שפרסמה אתמול פרופ' שולמית לבנברג מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון בכתב העת PNAS.
אנטיביוטיקה היא אחת הדרכים היעילות ביותר לטיפול בזיהומים חיידקיים. עם זאת, השימוש הנרחב בתרופות אנטיביוטיות מאיץ התפתחות של זני חיידקים העמידים לסוגי אנטיביוטיקה ספציפיים. בשנת 2014 גבתה העמידות לאנטיביוטיקה את חייהם של יותר מ-700,000 איש ברחבי העולם, וזאת בנוסף להוצאה מצטברת של כ-35 מיליארד דולר בשנה בארה"ב לבדה.
על פי הערכות מבוססות, כל שעה של עיכוב במתן התרופה האנטיביוטית מצמצמת את שיעורי ההישרדות של המטופל בכ-7.6%. לכן, כדי לא להשאיר את המטופל נטול הגנה מספקים רופאים רבים למטופליהם, בזמן ההמתנה לתוצאות, אנטיביוטיקה "רחבה" במנות גדולות. תופעה זו מאיצה את היווצרותה של עמידות חיידקים לאנטיביוטיקה וכן פוגעת במיקרוביוטה – אוכלוסיית "החיידקים הטובים" הנמצאת בגוף האדם ומגנה עליו.
בהקשר זה מובנת חשיבותן של טכנולוגיות שיוכלו לזהות מראש את מידת העמידות של חיידק ספציפי לאנטיביוטיקה ספציפית. כאן נכנסת לתמונה המערכת החדשנית שפותחה בטכניון : SNDA–AST. מערכת זו מנתחת במהירות את דגימת החומר הביולוגי שהתקבל מהמטופל (שתן, למשל) ומפיקה מידע על אוכלוסיית החיידקים בדגימה ועל רמת העמידות שלהם לתרופות אנטיביוטיות ספציפיות. כך מאפשרת המערכת לצוות המטפל לבחור את האנטיביוטיקה היעילה ביותר.
את המחקר הובילה דיקנית הפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון פרופ' שולמית לבנברג, והוא התבצע על ידי שלושה חוקרים במעבדתה: הדוקטורנט יונתן אבישר, הפוסט-דוקטורנטית דקל רוזנפלד והדוקטורנט תום בן אריה. המחקר נערך בשיתוף פרופ'-משנה מורן ברקוביץ מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון והדוקטורנטית מריאנה טרומן-רוזנטציב ובשיתוף ד"ר יובל גפן, ראש המעבדה המיקרוביולוגית בקריה הרפואית רמב"ם. הוא נערך במימון מענק קמין מטעם רשות החדשנות ומרכזי המצוינות I-CORE.
יונתן אבישר, יליד ארה"ב שהשלים תואר ראשון בהנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת קליפורניה ריברסייד ועלה לישראל כדי ללמוד בטכניון, מסביר: "בכל יום נערכות בכל בית חולים בישראל מאות בדיקות שנועדו למפות את אוכלוסיית החיידקים המזהמים בדגימה שנלקחה מהמטופל. הבעיה היא שמדובר בבדיקה ארוכה מאוד, שכן היא מבוססת על משלוח הדגימה למעבדה, גידול תרבית של חיידקים בצלחת פטרי וניתוח התרבית. התהליך הזה מצריך דגימה גדולה יחסית ואורך בדרך כלל כמה ימים, בין השאר משום שיום העבודה במעבדות מוגבל לכשמונה שעות. השיטה שלנו, לעומת זאת, מספקת תוצאות מדויקות בזמן קצר על סמך דגימה קטנה הרבה יותר. ברור שתשובה מהירה יותר מאפשרת להתחיל את הטיפול מוקדם יותר ולשפר את מהירות ההחלמה."
ההתקן שפיתחו חוקרי הטכניון הוא צ'יפ שבתוכו מאות חורים ננומטריים שלתוך כל אחד מהם מוכנסים חיידקים ספורים ואנטיביוטיקה ספציפית. זיהוי תגובת החיידק נעשה באמצעות סמן פלורוסנטי, כלים של עיבוד תמונה וניתוח סטטיסטי של הצבעים המתקבלים מהחיידקים בכל החורים הזעירים.
בניסוי שבו נבדקו במערכת 12 תמהילים של חיידק-אנטיביוטיקה נמצא כי התוצאות, המתקבלות כאמור תוך זמן קצר, מדויקות ומאפשרות טיפול מוקדם ואפקטיבי בחיידקים גורמי הזיהום. לדברי אבישר, "השימוש בטכנולוגיה שפיתחנו מקטין בכמה סדרי גודל את גודל הדגימה הנדרשת, מקצר בכ-50% את זמן הסריקה, מצמצם משמעותית את שטחי המעבדה הדרושים לבדיקה ומוזיל את עלותה של כל בדיקה."
