פיתוח ישראלי כנגד הזבוב שמזיק לכבשים

פיתוח ישראלי כנגד הזבוב שמזיק לכבשים  : פיתוח תרכובת שמאפשרת להתגבר על עמידותם החרקים המזיקים

בכל שנה משתמשים חקלאים בעולם באלפי טונות של חומרי הדברה כימיים המשמשים להדברת חרקים, שימוש ההולך וגובר מכיוון שהמזיקים השונים מפתחים עמידות לכימיקלים אלה. מדעני מכון ויצמן למדע, בצוותא עם מדענים מאוסטרליה, גילו כיצד להתגבר על סוג עמידות שכיח לקוטלי חרקים נפוצים שיאפשר לפגוע בזבובים הפוגעים בכבשים האוסטרליות למשל. הממצאים עשויים לעזור להפחית באופן משמעותי את השימוש בקוטלי חרקים, ובכך לצמצם את זיהום הסביבה בכימיקלים ולהפחית את העלויות של הדברת מזיקים.

קוטלי חרקים שכיחים עובדים באופן הדומה לגז עצבים – בעזרת שיבוש הפעילות של האנזים אצטילכולין אסטראז (AChE). אינזים זה פעיל מאד בהעברת אותות עצביים. בהתאם, העמידות שמפתחים החרקים לחומרי הדברה אלה, כרוכה בדרך כלל במוטציה באחד מהאנזימים ממשפחת ה-AChE.

מבין החרקים אשר פיתחו עמידות לחומרי הדברה הוא הזבוב Lucilla cuprina הפוגע בכבשים באוסטרליה וגורם מדי שנה נזקים במאות מיליוני דולרים. הפרופסור קולין ג’קסון מהאוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה פענח את מבנה האנזים אשר בצורתו המוטנטית מקנה עמידות לזבוב זה. הדוקטור ניר לונדון, מהמחלקה לכימיה אורגנית של מכון ויצמן למדע, נכח בהרצאתו בנושא של הפרופסור ג’קסון, ובעקבותיה צץ במוחו רעיון כיצד להתגבר על מנגנון העמידות של הזבוב. לשם כך השתמש ד”ר לונדון באלגוריתם שפיתח לגילוי מולקולות קטנות החוסמות את פעילותו של אנזים או כל חלבון אחר באמצעות יצירת קשר חזק במיוחד עם האתר הפעיל שלו. ד”ר לונדון וסטודנט המחקר שלו דניאל זיידמן בחנו כ-23 אלף תרכובות מסחריות הכוללות חומצה בורונית, הנקשרת לאתרים פעילים של חלבונים ממשפחת ה-AChE. בעזרת האלגוריתם, חזו החוקרים אילו תרכובות ייקשרו באופן הטוב ביותר לאנזים שמקנה לזבוב עמידות, ובחרו חמש מבין התרכובות המבטיחות ביותר.

ד”ר גיילן קורי ממעבדתו של פרופ’ ג’קסון בחן את כל חמש התרכובות שנבחרו, וגילה כי הן חסמו ביעילות את האנזים המוטנטי. כשפענח את המבנה המרחבי של התרכובות לאחר שנקשרו לאנזים, גילה שהמבנים התאימו בצורה כמעט מושלמת לתחזיות האלגוריתם. החוקרים השתמשו במבנים כדי לתכנן תרכובות נוספות, יעילות אף יותר.

בשלב הבא לשם בחינת האפקטיביות הממשית של הגילוי, בדקו המדענים את התרכובות על זבובים בשלב הרִימָּה, וגילו שאחת מהתרכובות אפקטיבית במיוחד בחיסול הרימות. כשהחוקרים  הוסיפו המדענים את התרכובת לקוטל חרקים נפוץ, יעילותו זינקה פי חמישה בזבובים לא-עמידים, ובזבובים עמידים התוצאות היו עוד יותר מרשימות ואפשרה להדביר את הזבובים העמידים תוך שימוש בכמות קטנה פי-16 מאשר הכמות הרגילה.וכפי שמציין הדוקטור לונדון  “למעשה התרכובת ביטלה את העמידות של הזבובים”.

בניסויים שביצעה חברת “ביוטרנספר” בצרפת, התרכובת נמצאה יעילה גם נגד הכְּנִימָה Myzus persicae אשר פוגעת ביבולים של תפוחי אדמה ואפרסקים. התרכובת הגבירה משמעותית את יעילותו של קוטל חרקים נפוץ ועזרה להתגבר על עמידות שפיתחה הכנימה.

התרכובת לא נקשרת לאנזים ה-AChE בבני-אדם, ולכן בניסויים שנערכו במעבדה התרכובת כמעט שלא השפיעה – או לא השפיעה כלל – על עכברים ועל תאי אדם, גם בריכוזים גבוהים ולפיכך החוקרים מעריכים שהתרכובת אינה רעילה לבני-אדם וליונקים אחרים. ד”ר לונדון מציין כי גישתם אפקטיבית נגד שני מזיקים חקלאיים אך “היא עשויה להיות יעילה בהשמדת מזיקים רבים אחרים. החשוב הוא כי היא מאפשרת לצמצם משמעותית את השימוש בקוטלי חרקים מבלי לפגוע ביעילותם”.

במחקר שנערך בהשתתפות מדעני מכון ויצמן למדע בשילוב עם מדענים נוספים, השתתפו גם פרופ’ אלון הרמלין מהמחלקה למשאבים וטרינריים של המכון; ד”ר סילביה קרבלו  מהמרכז הישראלי הלאומי לרפואה מותאמת אישית על-שם ננסי וסטיבן גרנד; ד”ר פיטר מאביט מהאוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה שבקנברה; פרופ’ פיטר ג’יימס מאוניברסיטת קווינסלנד; ד”ר אנדרו קוטזה מ-CSIRO, הרשות האוסטרלית למחקר מדעי ותעשייתי, שבסנטה לוצ’יה, אוסטרליה; וד”ר ויויאן קאלאורה מ”ביוטרנספר” שבמונטריי, צרפת. הממצאים פורסמו בכתב-העת המדעי “רשומות האקדמיה האמריקאית למדעים” PNAS.