צוות מדענים ישראלים מהטכניון פענח מבנה חדש של חלבון החיידק הזהוב, שלא היה ידוע עד כה.
המאמר המתפרסם בכתב העת המדעי היוקרתי Science חושף לראשונה סיב עמילואידי שבעזרתו תוקף החיידק האלים "סטפילוקוק זהוב" את תאי האורגניזם ואת מערכת החיסון שלו. צוות החוקירם בראשות פרופ'-משנה מיטל לנדאו מהפקולטה לביולוגיה בטכניון הגיעו לפריצת הדרך המדעית אשר צפויה להוביל לפיתוח תרופה אנטיביוטית ייעודית שתתמודד עם החיידק ביעילות רבה יותר.
סטפילוקוק זהוב, אחד החיידקים האלימים הידועים כיום, תוקף את התאים ואת מערכת החיסון של האורגניזם המאחסן, וזאת בין השאר באמצעות סיבים ייחודיים שהוא מפריש. כך עולה ממחקר שהובילה פרופ'-משנה מיטל לנדאו מהפקולטה לביולוגיה בטכניון. להערכתה צפוי הגילוי להוביל לפיתוח אנטיביוטיקה ייעודית שתפגע בסיב וכך תאפשר לתאי מערכת החיסון להתמודד עם החיידק ביעילות.
המחקר המתפרסם בכתב העת Science התבצע ע"י חוקרים במעבדת לנדאו: הדוקטורנטית עינב טייב-פליגלמן, מנהלת המעבדה ד"ר אורלי טבצ'ניקוב, אשר משה וד"ר אורית גולדשמידט-טרן. לעבודה תרמו גם חוקרים ממאיץ החלקיקים בגרנובל (צרפת) ומאוניברסיטת קליפורניה לוס אנג'לס (UCLA).
סטפילוקוק זהוב הוא חיידק תוקפני במיוחד שהתגלה בסוף המאה ה-19 בסקוטלנד ושימש את אלכסנדר פלמינג בתרבית המפורסמת שבה התגלה הפניצילין. חיידק זה עמיד לזנים רבים של אנטיביוטיקה ואחראי לחלק ממקרי ההדבקה המתרחשים בבתי חולים ובקהילה. שמו הלטיני, Staphylococcus aureus (אשכול ענבים זהוב), נובע מצורתו המזכירה אשכול.
במאמר, המציג לראשונה גם מבנה גבישי ראשון מסוגו ברזולוציה אטומית, נחשף כלי נשק המסייע לחיידק: סיב עמילואידי מסוג שלא היה ידוע עד כה. עמילואידים, חלבונים הידועים לשמצה בשל קישורם למחלות נוירו-דגנרטיביות כגון אלצהיימר ופרקינסון, יוצרים סיבים חלבוניים – מעין קורי עכביש – המאופיינים במבנה מסודר ויציב מאוד. יציבות זו מאפשרת להם להחזיק מעמד בתנאים קיצוניים שחלבונים רגילים לא שורדים בהם, ואחת הדוגמאות המפורסמות לכך היא מגפת "הפרה המשוגעת" שפרצה באנגליה בשנת 1986. לדברי פרופ'-משנה לנדאו, "המחלה הזאת הפתיעה את הקהילה המדעית מפני שהגורם לה לא היה וירוס ולא חיידק אלא חלבון שנקרא פריון, בעל מבנה של עמילואיד. פתאום התברר שגם חלבון יכול לעבור בין אורגניזמים, ובשל יציבותו הוא הדביק בני אדם דרך אכילת בשר נגוע – כלומר לא התפרק בשלבים של עיבוד הבשר, בישולו ועיכולו."
חלבון הפריון של "הפרה המשוגעת", בדומה לכל העמילואידים שהתגלו עד כה, שייך לקבוצה בעלת מבנה הקרוי cross-ß. במחקר הנוכחי התגלה עמילואיד בעל מבנה חדש לגמרי, שקיבל את השם cross-α. "ידענו שיש בידנו משהו ייחודי, אבל רק אחרי כמה נסיעות למאיצי חלקיקים בגרנובל ובשיקגו הצלחנו לאמת את היותו עמילואיד מסוג חדש. כדי לפרסם את התגלית ב-Science נדרשה עוד עבודה רבה, אבל מהרגע הראשון היה ברור לנו שמדובר בתגלית דרמטית מאוד המהווה שינוי פרדיגמה."
אנטיביוטיקה ממוקדת והצצה ראשונה לעולם חדש של עמילואידים
פרופ'-משנה לנדאו מעריכה כי הגילויים המתפרסמים כעת עשויים להוביל לפיתוח סוגי אנטיביוטיקה המבוססים על מנגנון פעולה חדש. מנגנון זה יפגע בחלבון (עמילואיד) וכך ינטרל לפחות את אחד מכלי הנשק החשובים של החיידק האלים. להערכתה, מאחר שאנטיביוטיקה זו לא תחסל את החיידק אלא רק תגדיל את פגיעותו, היא לא תוביל להתפתחות מהירה של עמידות חיידקית כלפיה. "עמידות לאנטיביוטיקה מתפתחת בחיידקים בעקבות לחץ אבולוציוני – הברירה הטבעית מובילה להתפתחות של חיידקים שהאנטיביוטיקה לא מצליחה להרוג. אם נפחית את הלחץ על החיידק, ולא נפגע בו אלא רק בהיבטים האלימים שלו, יתכן שהעמידות לאנטיביוטיקה לא תמהר להתפתח."
לגבי המשך הדרך מבהירה פרופ'-משנה לנדאו כי פיתוח תרופות נעשה בדרך כלל מחוץ לכותלי האקדמיה בשל עלותו הגבוהה של התהליך. "עם זאת, אנחנו יכולים לתת למפתחי התרופות ידע מדעי שיאיץ ויוזיל את תהליך הפיתוח. התגלית הנוכחית – פענוח המבנה של עמילואיד cross-α – מהווה קפיצת מדרגה בתהליך כזה. כעת האתגר שלנו הוא למצוא את החומר שיעכב את cross-α וכך יפרק את החיידק מנשקו. בהיבט המדעי יש כאן שיעור חשוב: חשיבה מחוץ לקופסה פותחת דלתות חדשות לעולם העמילואידים. פענוח מבנים חדשים עשוי להוביל לתובנות הקשורות גם למחלות נוירו-דגנרטיביות וגם לעמילואידים 'טובים', המשתתפים בהגנה טבעית מפני זיהומים. ממצאים אלו יאפשרו פיתוח אמצעים להגנה מפני רעלנים בחיידקים ובפטריות."
