מחקר של ד"ר ערן בוסיס מציג הבנה חדשה על הישרדות חיידקים

חיידקי ויבריו, שנמצאים בחופי ישראל, הופכים נפוצים יותר ויותר בעקבות שינויי האקלים ומצליחים לשגשג בעקבות מערכת שמהווה עבורם כלי הגנתי והתקפי כאחד. צוות מחקר ישראלי, בהובלת ד"ר ערן בוסיס, מרצה בכיר במחלקה להנדסת ביוטכנולוגיה במכללה, חשף לאחרונה מערכת גנטית ניידת חדשה שמשמשת כ"ערכת הישרדות" משולבת עבור חיידקי ויבריו. החוקרים הציעו פתרונות כיצד להתמודד עם האיום. 

קצת רקע: במהלך האבולוציה פיתחו חיידקים מנגנוני הישרדות מרשימים, המאפשרים להם להתמודד עם איומים כמו חיידקים יריבים ונגיפים (פאג'ים) התוקפים אותם. בין הכלים שהחיידקים פיתחו ניתן למצוא מערכות הגנה מפני פאג'ים ואפילו מנגנוני התקפה הכוללים רעלנים המוזרקים לתוך חיידקים יריבים.

במחקר, שפורסם בכתב העת Nature Microbiology, נחשפה מערכת גנטית ניידת בשם Gamma-Mobile-Trio (GMT). מערכת זו מכילה מידע גנטי שכולל מנגנוני הגנה והתקפה ויכולה לעבור בין חיידקים בסביבה. 

ד"ר בוסיס, ביחד עם שותפיו למחקר – פרופ' דור סלומון, פרופ' אודי קימרון, ד"ר טרידיב מהאטה וקטז'נה קנארק מהמחלקה למיקרוביולוגיה ואימונולוגיה קלינית בפקולטה למדעי הרפואה והבריאות באוניברסיטת תל אביב – גילו ארבע מערכות חדשות של הגנה מפני נגיפים בתוך מערכות ה-GMT שבדקו, בהן אחת שמכניסה את החיידק למצב "תרדמת" בעת התקפה נגיפית. בנוסף, הם אפיינו לראשונה מנגנונים המשלבים יכולות הגנה והתקפה, המספקים לחיידקים יתרון תחרותי מול יריביהם.

ההבנה כיצד מערכות אלה פועלות וכיצד הן נרכשות על ידי חיידקים בסביבה עשויה להוביל לפיתוח כלים חדשניים להתמודדות עם חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה, על ידי ניצול המנגנונים שלהם עצמם. אחד ההיבטים המעניינים שעלה במחקר הוא כיצד המידע הגנטי מועבר בין חיידקים – תהליך שמחזק את יכולותיהם לשרוד ולשגשג בתנאים עוינים. "חיידקים רבים ידועים בכך שהם אוספים דנ"א מהסביבה, כשבתנאים מסוימים הדנ"א הזה משולב בגנום שלהם. לדוגמה, דנ"א יכול לעבור בין חיידקים באמצעות תהליך שקרוי 'קוניוגציה' – העברה אופקית של מידע גנטי במהלכה חיידק אחד מחדיר מולקולת דנ"א לחיידק שכן. מערכת GMT מנצלת את התהליך הזה כדי לעבור בין חיידקים ולשכפל את עצמה", מסביר ד"ר בוסיס, שבדק יחד עם עמיתיו למחקר את אופן ההפצה של המערכת הניידת בין חיידקים.

ממצאי המחקר רלוונטיים במיוחד לאור התחממות האוקיינוסים, שמובילה לעלייה משמעותית בתפוצה ומספר בזיהומים שנגרמים על ידי חיידקים ממשפחת 'ויבריו' (Vibrio). החיידקים האלימים הללו, שכוללים כמה עשרות מינים (ביניהם חיידק ויבריו כולרה אשר גורם למחלת הכולרה בבני אדם, וחיידק ויבריו וולניפיקוס שנחשב לחיידק טורף) הנפוצים כעת במקומות חדשים נוכח ההתחממות הגלובלית (כמו למשל צפון ארה"ב, קנדה וצפון אירופה), חולקים מידע גנטי המסייע להם להתאים את עצמם לתנאי סביבה חדשים ולגרום למחלות בבני אדם.