Quantcast
Channel: חיידקים, נגיפים, ושאר "ירקות" - בלוג של ביולוג - ד"ר דרור בר-ניר
Viewing all 308 articles
Browse latest View live

על מנת יתר והתמכרות לקוקאין, אנזים חיידקי, cocaine esterase, וטיפול עתידי

$
0
0


האלקלואיד קוקאין (cocaine) מופק מתמצית עלים של עצי הקוקה - הסוג Erythroxylum, בו מוכרים שני מינים, E. cocaו-E. novogranatense, לכל אחד מהם שני זנים, כולם צומחים באזורים ההרריים של דרום אמריקה. הקוקאין חודר את המחסום דם-מוח חוסם במערכת העצבים המרכזית את הנשאים של הנוירטרנסמיטר דופאמין, המרחיקים את הדופאמין מהסינפסה לאחר הפרשתו. כתוצאה מהחסימה הדופאמין נשאר זמן רב יותר ב"מרכז העונג" (pleasure-reward) של המוח ומגביר משמעותית את תחושת העונג. הקוקאין משמש כתרופת הרדמה בניתוחים מסויימים אך גם כסם ממכר וכיום השימוש בו שלא למטרות רפואיות אסור בחוק במרבית מדינות העולם. למרות זאת, הקוקאין נפוץ כסם מעורר במדינות רבות בעולם ונחשב, בגלל מחירו הגבוה, כסם של ידוענים ועשירים.

עץ Erythroxylum coca במטע בקולומביה
המקור: Darina/Wikimedia

למרות שנים של מאמצים אין טיפול רפואי לצריכת יתר של קוקאין, מלבד הרגעת המטופל עם benzodiazepines. ולעיתים זה מסתיים במוות. בארצות הברית לבדה מתרחשים כ-5000 מקרי מוות בשנה.

ומסתבר שחיידקי הקרקע הגדלים במטעים של עצי הקוקה מספקים לנו פתרון עתידי.

חיידקי Rhodococcus ו- Pseudomonas maltophilia המבודדים מהקרקע שמתחת לעצי הקוקה מייצרים את האנזים אסתרז הקוקאין (cocaine esterase). האנזים הוא חלבון כדורי המורכב מ-574 חומצות אמיניות, המפרק ביעילות ובמהירות את הקוקאין.

חיידקי Rhodococcus במיקרוסקופ אלקטרונים סורק
המקור: Jerry Sims, Wikipedia

האם ניתן להשתמש באנזים הזה לטיפול באדם שצרך מנת יתר?  הסתבר שלא, כי האנזים המקורי מתפרק במהירות בגוף האדם - זמן מחצית החיים של האנזים בטמפרטורה של כ-37 מעלות  הוא כ-12 דקות בלבד. שתי בעיות נוספת - האנזים אינו יכול לחדור את מחסום דם המוח כדי לפעול באתר הפעילות של הקוקאין. ולכן צריך היה למצוא פתרון שיצליח לטפל ולפרק את הקוקאין עוד בדרכי העיכול או בדם, ובאתרים אלה הוא מסולק במהירות על-ידי מערכת החיסון (חלבון זר).

 חוקרים מאוניברסיטת קנטקי, בראשות זן (Chang-Guo Zhan). החליטו לנסות ולהאריך את הזמן, וב-2008 אף הצליחו לבודד מוטנט של האנזים כך שזמן מחצית החיים התארך במבחנה לכ-6 שעות, ללא פגיעה ביכולת הקטליטית שלו. למרות שמוטנט זה כבר נמצא בניסויים קליניים, החליטו החוקרים שזה זמן קצר מדי.

זן ועמיתיו הכינו מודל ממוחשב של האנזים ולמדו באמצעותו על האזורים השונים של האנזים ורגישותם לטמפרטורות שונות. ואז, בצורה מכוונת, יצרו מוטציות באזורים הרגישים ובדקו את יציבות המוטנטים החדשים ופעילותם בטמפרטורה הגבוהה .  בסופו של דבר הם יצרו אנזים מוטנטי, בו הוחלפו שתי חומצות אמינו מקוריות בשיירי ציסטאין (חומצת אמינו עם אטום גופרית) - שיצרו קשר ביניהן דרך אטומי הגופרית. לאנזים המוטנטי זמן מחצית חיים במבחנה של כמאה ימים ופעילות הקטליטית גבוהה מזו של האנזים המקורי (150 אחוזים). שינוי נוסף (PEGylation) נדרש כדי שהאנזים המוטנטי ישמור על פעילותו גם בגוף המאכסן (in Vivo) - נבדק בינתיים רק בעכברים.

עכשיו בכוונת החוקרים לבדוק אם ניתן להשתמש באנזים המוטנטי לטיפול מהיר במקרים של צריכת יתר של הסם.  . ניסויים מתאימים בעכברים הסתיימו בהצלחה. החוקרים מתכננים גם לנסות ולשלב את האנזים בטיפולי גמילה.


לקריאה נוספת

המאמר המקורי - בכתב העת ACS Chemical Biology - מיוני 2014

מאמר סקירה על אפשרות השימוש באסתרז הקוקאין - מ-J. Am. Chem. soc. יולי 2005



חיידקים באדמה

$
0
0

בתוך האדמה חיה כמות אדירה של יצורונים, וככל הנראה זהו בית הגידול העשיר והמגוון ביותר בכדור הארץ. כיצד הם מתקיימים שם? 


אדמה – שכבה המצפה את קרום כדור הארץ במקומות רבים שאינם מכוסים על ידי האוקיינוסים, הימים והקרחונים. עובייה הממוצע הוא כמטר אחד והיא מכילה מרכיבים המשתנים בהתאם לסלע שמתחתיה (אם ממנו היא נוצרה) וממרכיבים אחרים המגיעים אליה עם הרוחות ועם זרימות המים. יש חומרים נוספים שמהם היא מורכבת, כגון שאריות ומטבוליטים של היצורים והיצורונים שחיים בה ומעליה. האדמה מהווה בית גידול תחרותי ואתגרי ליצורונים רבים, לצמחים ולבעלי חיים – אשר כולם משפיעים על הרכבה. מובן שמי שמתאים את עצמו לתנאי הגידול בצורה הטובה ביותר – הוא זה שישגשג - במקביל או על חשבון יצורונים אחרים.

מספר היצורונים באזורים מסוימים של גרם אדמה עשויה להגיע ל-1010 (עשרה מיליארד), וכנראה שמדובר בבית הגידול העשיר והמגוון ביותר על פני כדור הארץ. באזורים יבשים (למשל הנגב) המספר קטן בהרבה – כעשירית מזה או פחות. אך עדיין מדובר במספר עצום של יצורונים.

אפשר להתייחס לשלושה בתי גידול שונים שנמצאים באדמה – הן מבחינת מאפייניהם והן מבחינת הרכב היצורונים שבהם: האדמה "החופשית"– נטולת הצמחים; בית גידול שבסביבת שורשי הצמחים; ובית הגידול שבתוך השורשי הצמחים. בכתבה זו אתייחס רק לבית הגידול הראשון – האדמה ה"חופשית".

קרום של חיידקים ואחרים באדמה המדברית

אזורים מדבריים מסויימים, כמו מרבית הנגב שלנו, וכ-70 אחוז מהמדבריות של אוסטרליה, מאופיינים בתנאים של טמפרטורה גבוהה ושל קרינה על-סגולה חזקה בשעות היום, קור מקפיא בלילה, ומיעוט משקעים. באיזורים כאלה מכסה את האדמה קרום ביולוגי בלתי נראה המורכב בעיקר מחיידקים כחוליים קוּריים, לרוב מהסוג Microcoleus. מה מאפשר לחיידקים אלה לחיות בתנאי מדבר כה קיצוניים? לחיידקים אלה שלוש תכונות החשובות לקיומם בסביבה כזו: מערכות אור (Photosystems) המכילות בין היתר את הצבען כלורופיל ומאפשרות להם להמיר את אנרגיית השמש לאנרגיה כימית זמינה; מדור מיוחד, המכונה קרבוקסיזום (Carboxysome) המכיל את האנזים RuBisCO ה"קושר"פחמן דו-חמצני מהאוויר ומאפשר שימוש בו כמקור לפחמן זמין, לבניית סוכרים, חלבונים, שומנים וחומצות גרעין; מערכת אנזימתית בשם ניטרוגנז (Nitrogenase) הקושרת חנקן מולקולרי מהאוויר, וממירה אותו לאמוניה, שהיא תרכובת חנקן שזמינה לחיידקים.

Microcoleus vaginatus
אוניברסיטת John Carroll, קליבלנד
בתנאי יובש וחום נעים חיידקי ה-Microcoleus מפני השטח אל כשני מילימטר מתחת לפני השטח. בשעות האור המוקדמות של הבוקר, כשנהיה לח קצת יותר, בשעות האור המוקדמות של הבוקר, כשאדי המים מתעבים על הקרום (טל), נעים החיידקים שוב אל פני השטח וצבע הקרום משתנה לירקרק. אז, כל עוד הלחות קיימת ולא מתנדפת בחום, הם מבצעים את תהליך הפוטוסינתזה.

כשיש אנרגיה ומקורות לפחמן וחנקן זמינים, הגורם המגביל את התרבות החיידקים ואת עובי הקרום הביולוגי הוא זמינות המים. כשאין כלל משקעים, או שכמותם מאוד נמוכה (עד 100 מ"מ גשם לשנה) מקור המים העיקרי הוא אדי המים שבאוויר, שמתעבים על החיידקים ונקלטים על ידם. במקרה כזה עובי הקרום הוא בין 2-1 מ"מ בלבד. באזורים שבהם משקעים רבים, עובי הקרום יכול להגיע לכ-15 מ"מ. אז משתלבים בו גם חיידקים נוספים, אצות ירוקיות, חזזיות וטחבים. אפשר להבחין בקיומו של הקרום כאשר הוא מתייבש לגמרי – כיוון שאז הוא מתקלף מהקרקע.

 Stefan Kühn, wikimedia commons

מה בונה את הקרום הראשוני? החיידקים הקוריים מפרישים ריר סוכרי דביק המחבר הן את החיידקים לגרגרי האדמה ואת גרגרי האדמה זה לזה. החיידקים עצמם מופצים  באמצעות ספיחה לגרגרי אבק. כאשר יש שיפור במאזן המים מצטרפים לקרום חיידקים כחוליים נוספים – קושרי חנקן יעילים יותר, מהסוגים Calotrix ו-Nostoc, שיוצרים מצע מַתְאים להתבססות גם של אצות ירוקיות על הקרום, ובעקבותיהן טחבים וחזזיות.

הקרום מייצב את הקרקע ומונע את היסחפותה בעת שיטפונות. הקרום אינו סופג מים וזה גורם לכך שכשיש משקעים, הם אינם נספגים בקרקע, אלא זורמים מעליה אל המקומות הנמוכים (נגר עילי). הקרום אף סופח אליו סחופת ואבק שמגיעים עם הנגר העילי והרוחות. הוא אינו מאפשר למרבית הזרעים של הצמחים המדבריים "להיאחז"בו ולנבוט. רק צמחים מעטים מייצרים זרעים שנאחזים בסדקים בקרום (בעת יובש) ונובטים בו. אך לאחר שנביטה כזו מתחילה והתנאים מאפשרים זאת, יוחלף בהדרגה הקרום בצמחייה מדברית.

הקרום מהווה בסיס לשרשרות מזון במדבר. גם הטחביות (האיזופוד המדברי) וגם שבלולים שונים ניזונים ממרכיבי הקרום. הם עצמם משמשים מזון ליצורים גדולים יותר - לזוחלים, ליונקים ולעופות. הלטאות המדבריות, כמו הישימוניות, "נעזרות"בקרומים לייצוב המחילות שלהן. פגיעה בקרומים גורמת לפתחי המחילות שלהן להתמוטט.

לפעילות האדם במדבר השפעות לא טובות על הקרום הביולוגי. נסיעת כלי רכב מסוגים שונים (טרקטורונים, ג'יפים, כלים חקלאיים), תנועה של עדרי גמלים בקר וצאן, חרישת השדות לצרכים חקלאיים, שריפות, שימוש בקוטלי עשבים – כל אלה ועוד גורמים להרס של הקרום הביולוגי ובכך מאפשרים את סחיפת הקרקע והדלדלותה.

ובאזורים גשומים: לא רק חיידקים

כשיורד גשם ראשון לאחר תקופה של עצירת גשמים מתמלא האוויר בניחוחות אופייניים של אדמה רטובה. ניחוחות אלה, שאותם אנו מכנים כ"ריח הגשם", מקורם בחזרתם לפעילות של יצורוני האדמה "המיובשים"עקב הרטבתם בגשם. הם מפרישים לסביבה מטבוליטים נדיפים – שהם "ריח הגשם".

חיידקים מהווים את האוכלוסייה הדומיננטית באדמה – כעשרה מיליארד מהם נמצאים בגרם אדמה. מבחינת הֶרכב המינים – לפי הערכות המתבססות על סריקת החומר הגנטי (rDNA) יש כ-6,000 מינים שונים, אך רק כ-2-1 אחוזים מהם ניתנים לגידול בתרבית במעבדה. במקומות שבהם האדם אינו מעורב, מדובר באוכלוסייה מקומית טבעית, אך במקומות המושפעים מפעילות האדם, אוכלוסיית החיידקים מעורבת עם חיידקים שמקורם בפעילות האדם, שמגיעים מהזרמת שפכים, החקלאות ועוד.

רוב חיידקי האדמה הם אווירניים (חייבים חמצן לקיומם), אך גם אל-אווירניים מיוצגים שם, בעיקר כאלה שהופרשו ממערכות עיכול של בעלי חיים, שבאדמה מופיעים כנבגים.

קבוצת חיידקים חשובה, הנמצאת באדמה בכמויות קטנות יחסית (100 מיליון חיידקים בגרם) היא קבוצת האקטינומיצטים – חיידקים קוריים, מחטיבת האקטינובקטריה, שפעם נחשבו בטעות כפטריות (ומכאן השם ה"פטרייתי"שלהם – שנשאר למרות השינוי הטקסונומי). לחיידקים אלה יכולות מטבוליות מעניינות וחשובות - כיכולת פירוק תאית וסוכרים מורכבים אחרים. הם אף מפרישים מטבוליטים שניוניים כחומרים אנטיביוטיים וחומרים נוספים. אחד מהם הוא הגאוסמין (Geosmin), החומר הנדיף שנותן לאדמה את ריחה האופייני. לרבים מהארטינומיצטים, אך לא רק להם, תפקידים חשובים ביצירת קומפוסט.

 Geosmin - Wikimedia commons


כ-90 אחוז - ואולי אף יותר - מהחיידקים צמודים לגרגרי האדמה ולשכניהם (לפעמים גם פטריות ואצות) ויוצרים איתם קרום ביולוגי. הנותרים חיים בצורה חופשית. הצורה הקרומית משפרת את תנאי הגידול של החיידקים ומאפשרת להם ליצור בסביבה המשותפת תנאים טובים יותר לגידול.
פטריות נמצאות באדמה בכמויות "זעירות"של עד מיליון לגרם. אך עקב נפחו של התא הפטרייתי (פי כ-100 מתאי החיידקים והארכאונים, המסה הביולוגית שלהם שקולה למסה הביולוגית של החיידקים. לפטריות תפקיד חשוב בפירוק ובמִחזוּר של חומרים אורגניים. פטריות רבות חיות בסימביוזה עם שורשי צמחים.

אצות ירוקיות, בעיקר אלה שחיות רק על פוטוסינתזה (וכתוצאה מכך זקוקות לאור ולפחמן דו חמצני) נפוצות רק בשכבה העליונה (10 ס"מ) של האדמה, שם כמותם מגיעה לכ-10,000 תאים לגרם. בשכבות הנמוכות יותר מוצאים אמנם כמות קטנה של אצות, אבל רק כאלה שמסוגלות לקלוט חומרים אורגניים מהסביבה. כשנוצרים מרבדים נראים של אצות, בתנאים של לחות גבוהה וטמפרטורה מתאימה, כמותן מגיעה למיליוני תאים לגרם.\

אחרונים וחביבים הם הפרוטוזואונים שנמצאים באדמה – בעיקר בשכבה העליונה, בכמויות של משתנות של בין 30 אלף עד כמיליון וחצי לגרם, בהתאם לסוגי אדמה שונים. הם ניזונים מחיידקים, מאצות ומפטריות, ובעצמם מהווים טרף לתולעים וליצורים רב תאיים אחרים.

עולם מופלא

מסתבר שהאדמה החומה שאנו רואים מסתירה בתוכה עולם עשיר ומורכב של יצורונים מסוגים שונים, שרק כשני אחוזים מתוכו מוכר למדענים העוסקים בנושא (ועוד לא עסקנו בשורשי הצמחים וּבמה שמתרחש שם, ונעשה זאת בהזדמנות אחרת). חשוב גם להדגיש שבמקומות נידחים, אך גם במקומות קרובים, מסתתרים עוד המוני חיידקי אדמה לא מוכּרים המייצרים כימיקלים מסוגים שונים, שאולי חלק מהם יסייעו לנו בעתיד כמו שאחדים מהם (יצרני האנטיביוטיקה ותרופות אחרות) כבר עשו.

לקריאה נוספת

קרומי קרקע ביולוגיים ותפקידם במערכת אקולוגית מדברית - אלי צעדי – אקולוגיה וסביבה 5, 1999:


פורסם ב"גליליאו" 190, יולי 2014



שפעת "ספרדית"חדשה?

$
0
0

חוקרים יצרו במעבדה נגיף שפעת הדומה ב-97% מהרכב חלבוניו לנגיף השפעת של 1918

מחלת השפעת היא מחלה עונתית מדבקת של דרכי הנשימה העליונות, ביונקים ובעופות. המחלה נגרמת על-ידי נגיפי השפעת (influenza). חומרת המחלה משתנה בהתאם לזנים השונים של הנגיף, לחולים שונים, ובקבוצות סיכון מסוימות (קשישים, יילודים) סיבוכי המחלה יכולים לגרום לתמותה (ראו "שפעת חורפית ושפעת החזירים: אנטומיה של מחלה"). 

נגיפי השפעת מקבוצה A אינם יציבים, ושינויים גנטיים (ואנטיגניים) חלים בהם כל הזמן. תופעה זו אחראית למגוון הגדול של נגיפי השפעת המוכרים לנו, שממשיכים להשתנות לנגד עינינו. קיים חשש הגדול של רשויות הבריאות בעולם שכתוצאה מכך תופיע שפעת הפנדמית שתתפתח כתוצאה מהכלאות ושינוים גנטיים בנגיפי השפעת הפעילים. 

בתחילת 2012 עדכנו כאן על שינוי במעבדה של נגיף שפעת העופות שאמנם מדביק בני אדם, אך אינו מועבר בין בני אדם. הנגיפים הועברו עשרה מחזורי הדבקה דרך  חמוסים (המשמשים כחיית מודל "אנושית") ומביניהם נבררו צאצאי הנגיפים שהדביקו את החמוסים דרך האוויר (ולא רק באמצעות מגע ישיר כמו הנגיפים המקוריים) וקטלו אותם, ואז נחקרו השינויים הגנטיים שגרמו לכך. בניסוי זה הוחלט על איסור פרסום התוצאות המפורטות כדי שמידע לא ישמש ללוחמה ביולוגית. כבר אז החל דיון אתי בשאלה -  האם בכלל היה צורך לפתח את הנגיף מלכתחילה, ולו רק מהחשש שמא "יברח", מהמעבדה.

נכון להיום מגיפת השפעת המפורסמת בקטלניותה היא המגיפה העולמית של השפעת "הספרדית"שהתפרצה באביב 1918, בשלהי המלחמה הגדולה (הידועה היום כמלחמת העולם הראשונה). המגיפה החלה במחנות צבאיים בקנזס, ארצות הברית, וומשם התפשטה לכל רחבי העולם. כחמישית מאוכלוסיית העולם דאז נפגעה ממנה ומרבית המתים היו בני 40-20. תסמיני המחלה הופיעו בפתאומיות וחלק מהחולים נפטרו מדלקת ריאות תוך ימים ספורים (על כן כונתה המחלה גם "קדחת שלושת הימים" - Three day fever) ואף שעות ספורות. השפעת הספרדית גבתה את חייהם של למעלה מ-40 מיליון (ויש הטוענים שהמספר מגיע אף למאה מיליון) אנשים ברחבי העולם.


צילום במקרוסקופ אלקטרונים סורק של נגיף השפעת הספרדית.
צולם ב-2005 - לאחר גידול הנגיף בתרבית תאים.
CDC/Cynthia Goldsmith

יש המייחסים גם את המוצא של נגיף השפעת הספרדית לנגיף הגורם לשפעת העופות. שיתוף פעולה של חוקרי נגיפים מרחבי העולם, בראשותו של יושיהירו קוואוקה (Kawaoka) מאוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון, החל לנסות לבדוק את האפשרות ליצירת נגיף חדש שדומה בתכונותיו לנגיף השפעת הספרדית, מנגיפי שפעת עופות שונים. המחקר החל בסריקה השוואתית של רצפי חומצות האמינו של החלבונים הנגיפיים המוכרים (במאגרי המידע הממוחשבים) והשוואתם לרצפי חומצות האמינו של החלבונים של נגיף השפעת הספרדית. 

בהקשר זה מן הראוי להזכיר שהגנום של נגיף שפעת מורכב משמונה חלקיקי RNA שונים, כל אחד מהם מקודד לחלבון נגיפי אחר.  

החוקרים מצאו במאגרי המידע של החלבונים שמונה חלבונים מנגיפים שונים הדומים מאד בהרכבם לשמונת החלבונים של נגיף השפעת הספרדית. על סמך רצפים אלה, בטכניקה המכונה "גנטיקה הפוכה" (reverse genetics), הם שחזרו, תחילה במחשב, ואחר-כך במבחנה, גנום שלם של נגיף שהחלבונים שאת יצירתם הוא מקודד דומים ב-97% מרצף חומצות האמינו שלהם, לחלבונים של נגיף השפעת הספרדית. הנגיף שנוצר כתוצאה מהחדרת הגנום לתאים מתאימים נבדק על חמוסים ועל עכברים, ונמצא שהוא אמנם היה יותר פתוגני מנגיפי השפעת העופות שלפיהם הוא נוצר, אך הוא היה פחות פתוגני מנגיף השפעת הספרדית. ההבדל המשמעותי בינו לבין נגיף השפעת הספרדית היה חוסר יכולתו להדביק דרך האויר.

החוקרים חישבו ומצאו שנחוצות שבע מוטציות בשלושה (משמונה) גנים כדי שהנגיף החדש ישווה את יכולת ההדבקה שלו לנגיף השפעת הספרדית. 

המסקנה המעשית של המחקר היא שנגיף דומה לנגיף השפעת הספרדית עשוי להווצר בטבע בשלבים כתוצאה בהדבקות בו זמניות של נגיפים שונים באותם מאכסנים (עופות, חזירים), וגם לצבור במשך הזמן את המוטציות הדרושות. כך שגם אם הנגיפים המלאכותיים שנוצרו בניסוי זה ובקודמים לו לא "יברחו"מהמעבדה, מתישהו נאלץ להתמודד עם נגיף הדומה בתכונותיו הקטלניות לנגיף הספרדי שיגיע ממקור טבעי. 

האם מחקרי המשך ימצאו דרכים להתמודד עם נגיף כזה? ימים יגידו. 

מחקר אחד שכבר מעורר תקווה הוא הממצא שנוגדנים שבודדו מחיות ניסוי שחוסנו בחיסון השנתי כנגד נגיפי השפעת העונתית האופייניים לעונה הנוכחית, הגיבו בעוצמה עם חלבוני הנגיף והצמיתו אותם. כך שהחיסון עצמו מקנה הגנה מסויימת, גם אם לא מלאה. 

גם במקרה זה יש וירולוגים הסבורים שהניסוי כלל לא אמור היה להגיע לשלבים המעשיים, ושעצם יצירת הנגיף במעבדה מסוכנת יותר. רק נציין, שנגיפי השפעת הספרדית (ראו תמונה מ-2005)  ונגיפים מסוכנים אחרים נמצאים גם הם במעבדות שונות בעולם. 



לקריאה נוספת


המאמר המקורי - בכתב העת Cell Host & Microbe


שפעת חורפית ושפעת החזירים: אנטומיה של מחלה"גליליאו" 130, יוני 2009



נגיף קטלני מעשה ידי אדם"גליליאו" 162, פברואר 2012





ילדים לא מחוסנים לא יגיעו לבית הספר בזמן התפרצות - החלטה של בית משפט בניו-יורק

$
0
0

החוק של מדינת ניו-יורק קובע, שלבתי הספר של המדינה ילמדו אך ורק ילדים שמחוסנים בהתאם למקובל במדינה. ובתי הספר רשאים לדחות ילדים שלא מתחסנים ללא סיבה רפואית או דתית. עם זאת, בזמן של התפרצות מגיפה של מחלה שניתנת למניעה על-ידי חיסונים, הילדים שאינם מחוסנים נשארים בבית, ואינם מורשים להגיע לבית הספר, שלא יביאו את המחלה לביה"ס וידביקו את אלה שהחיסון לא "תפס"אצלם (יעילות החיסונים אינה מלאה).

במדינות אחרות בארצות הברית, כמיסיסיפי ומערב וירג'יניה, החוק מאפשר להמנע משיגרת החיסונים אך ורק בגלל סיבות רפואיות.

ילד מתחסן נגד חצבת. אטלנטה 1962
המקור: CDC
שלוש משפחות שמסרבות לחסן את ילדיהם מסיבות אידיאולוגיות/דתיות, וכתוצאה מכך ילדיהן הושארו בבית לתקופות ארוכות, אפילו חודשים. עתרו, ביוני 2014, לבית המשפט הפדרלי המחוזי של ברוקלין בטענה שהשארת ילדיהם מחוץ לבתי הספר בהתאם למדיניות החיסונים מהווה פגיעה בזכויותיהן הדתיות. עתירתן נדחתה, בטענה שבריאות הציבור קודמת לזכויותיהם הדתיות והחוקתיות, ושהם מהוים, בזמן מגפה, בגלל שאינם מחוסנים, סיכון משמעותי לאוכלוסיה המחוסנת.

השופט, ויליאם קונץ השני (William F. Kuntz II), הסתמך גם על פסיקה משנת 1905, שמעניקה למדינה סמכות בעניני בריאות הציבור.  בשנת 1905 חוסנו כל התושבים במדינת מסצוסטס, בזמן מגפה של אבעבועות שחורות. ומי שסרב נקנס ב-5$ (אז הדולר היה שווה הרבה יותר מאשר היום)

עפ"י ה-New York Times בכל בתי הספר של ניו-יורק (ציבוריים ופרטיים) יש כיסוי חיסוני של 97 אחוזים. מרבית ה-3% הנותרים (3,535 תלמידים) "שוחררו"מחובת החיסון מסיבות דתיות ומיעוטם מסיבות רפואיות. ב-37 בתי ספר פרטיים, שיעור המתחסנים נמוך מ-70 אחוזים. להמחשה: שיעור התחסנות המינימלי ההמאפשר להמנע מחצבת, למשל, שהיא מחלה מאד מדבקת, הוא 95%.

המשפחות מתכוונות לערער לבית המשפט העליון. אמשיך לעקוב בעניין

המקור

יש נגיפי אבעבועות שחורות (Variola) במקרר שלי

$
0
0

מחלת האבעבועות השחורות היתה מחלה מדבקת, שקטלה בין 40 ל-60 אחוזים מהחולים בה. המחלה נגרמה על ידי נגיפי Variola ממשפחת הנגיפים Poxviridae. היה זה הרופא הבריטי אדוארד ג'נר (Jenner) הנחשב היום כ"אבי תורת החיסון", שבשנת 1796 מיצה את החומר מאבעבועות הפרות (מחלה שנגרמת על ידי נגיף אחר מאותה משפחה), והדביק בו ילדים בריאים. לאחר זמן, הדביק אותם באבעבועות שחורות והילדים לא חלו. החיסון של ג'נר והשיפורים שבעקבותיו, גרמו לירידה משמעותית בתחלואה במחלה. 

אך ירידה בתחלואה אינה מספקת. בהמשך, השילוב של שני גורמים - חיסון יעיל כנגד הנגיפים הגורמים לה, ושבני האדם הם המאכסנים הבלעדיים של הנגיפים, אפשרו לפעילות מאומצת של צוותי רפואה – מטעם ארגון הבריאות העולמי, להכחיד את המחלה. בשנת 1978 טופל החולה האחרון, וב-1979, כל המעבדות ברחבי העולם שחקרו את נגיפי ה-Variola, קבלו הוראה להשמידם. הוסכם שרק בשתי מעבדות - אחת באטלנטה שבארצות הברית (במרכז לבקרת המחלות) והשניה בנובוסיבירסק שברוסיה (במרכז לווירולוגיה וביוטכנולוגיה) ימשיכו לשמור עליהם – במקרה ויהיה בהם צורך. ב-1980 הפסיקו לחסן את האוכלוסיה כנגד הנגיף. 

נגיפי Variola במיקרוסקופ אלקטרונים סורק

האם בכלל יש צורך לשמור על הנגיפים עצמם? נושא זה נתון לויכוח מתמשך שכנראה לא יוכרע. והיות וההשמדה בלתי הפיכה, עדיין שומרים אותם בשתי המעבדות. חשוב לציין, שידיעת הרצף הגנטי המלא של הגנום הנגיפי, מאפשרת למי שירצה בכך לסנתז את הגנום בצורה מלאכותית, ולהחדירו לתאים בתרבית שייצרו את הנגיף. בנוסף סביר להניח שיש מדינות, או ארגונים כלשהם, שמחזיקים בנגיף לצרכים של לוחמה ביולוגית, וזו הסיבה שמספר צבאות בעולם עדיין מחסנים את חייליהם מפני הנגיף והמחלה. 

בתחילת יולי 2014, בבתסדה שבמדינת מרילנד שבארצות הברית, נכנס אחד העובדים של מנהל המזון והתרופות (FDA) לאחד המקררים של המעבדה והחל לעשות שם סדר. הוא מצא שם, בקופסת קרטון, שש מבחנות זכוכית אטומות שעל פי הכיתוב עליהן  Variola, הכילו נגיפי אבעבועות שחורות. הסתבר שהן מאוחסנות שם משנת 1954 – אז המקרר היה באחריות המכון הלאומי לבריאות (NIH) – עד 1972. המבחנות הועברו על ידי צוות מיוחד למרכז לבקרת המחלות באטלנטה, ושם הם נבדקו ונמצא שבשתיים מהן הנגיפים היו עדיין בעלי כושר הדבקה. המבחנות, על תכולתן, הושמדו. רשויות הבריאות הודיעו  שאף אחד לא נחשף לנגיף. 

מאז 1979, אז הוכרז על חובת ההשמדה של הנגיפים, זו הפעם הראשונה שהתגלו מבחנות נטושות כאלה. סוברים שימצאו עוד כאלה גם בהמשך.

לקריאה נוספת





גזזת (Tinea) בתל-אביב

$
0
0

בתחילת יולי 2014 דווח על התפרצות של מחלת הגזזת בפעוטונים של הקהילה האפריקאית בדרום תל-אביב. רשויות הבריאות התערבו כדי לסייע לסיים את המגיפה. כל הילדים החולים אותרו והם מטופלים. גם בפברואר 2011 אותרו 11 תלמידים חולי גזזת בבית-ספר בתל-אביב – בו לומדים תלמידים רבים מהקהילה האפריקאית. לאחר התערבות הרשויות וטיפול יסודי, הסתיימה ההתפרצות.

גזזת קרקפתית
המקור:
 Rotatebot, wikimedia commons
הגזזת הקרקפתית  (Tinea capitis) היא הגירסה ה"רֹאשית"של מחלת עור מדבקת הנגרמת על ידי מספר מינים של פטריות מהסוגים Trichophyton ו-Microsporum. מחלה זו פוגעת בעיקר בילדים. הפטריות מועברות בקלות במגע ישיר עם חולה, או עם חפצים שבהם הוא נגע, כמגבות, כובעים, מסרקים, משענות ראש וכלי מיטה. לעתים המקור הראשוני הוא בעלי חיים, לרוב חתולים, אך גם כלבים, פרות וסוסים. ניתן להדבק גם מגע ממושך עם אדמה, המזוהמת בנבגים של הפטריות. 

הגרסאות האחרות של המחלה, הפוגעות גם במבוגרים הן גזזת הרגליים (Athlete’s foot), גזזת הציפורניים (Nail ringworm), וגזזת של העכוז ואברי המין (Jock itch). 

המקור: CDC/ Dr. Lucille K. Georg

סימני המחלה העיקריים: כתמים עגולים, לעתים אדומים בהיקפם, כמו טבעת (ומכאן השם באנגלית ringworm), על העור והקרקפת, עם תחושת גרוד עזה. קשקשת, כתוצאה מפגיעה בזקיקי השיער הוא נושר,  ונוצרת  קרחת במקום הנגוע, (ומכאן שם המחלה – כאילו גזזו את השיער). ללא טיפול מחמירה המחלה כתוצאה מזיהומים משניים, ואז מופרשת מוגלה. 

בעבר היה נהוג לטפל במחלה על-ידי תלישה ידנית של השיער ומריחה מקומית של חומרים שהיו בשימוש רפואי. אז הורחקו הילדים החולים ממוסדות החינוך והורשו לחזור רק לאחר שהחלימו. היות וההרחקה הזו יכלה להמשך שנים, במקומות מסויימים בארצות הברית וצרפת אף הוקמו בתי ספר מיוחדים לילדים הנגועים. 

בתחילת המאה העשרים החלו בטיפול בהקרנות, ללא מודעות להשלכות הבעייתיות הנובעות מכך (ראו בהמשך). מ-1959 מטפלים במחלה בתרופות אנטי פטריתיות, הניתנות לחולים בגלולות דרך הפה או על ידי מריחה של משחה על המקום הנגוע. 

ונחזור כששים שנה לאחור – בין השנים 1960-1946 היו בישראל חולים רבים במחלה, רבים מהם הגיעו כעולים חדשים ממדינות אסיה ואפריקה. הטיפול הנפוץ באותה תקופה נגד המחלה היה הקרנה של ראשי החולים וגם של ראשי אנשים רבים בסביבתם (למניעה), בקרינת רנטגן. קרינה זו גרמה ברבות הימים לרבים מהם ללקות בגידולים שפירים וממאירים בראשם, על קרומי המוח ובבלוטות התריס. מאות מהם תבעו את המדינה בבתי המשפט. 

בעקבות מחקריו של פרופ'ברוך מודן בנושא, ויוזמת חקיקה פרטית של חה"כ עמיר פרץ, אישרה הכנסת בשנת 1994, את החוק לפיצוי נפגעי גזזת. ליישום החוק ופיצוי הנפגעים הקים משרד הבריאות במתחם תל השומר את "המרכז הלאומי לפיצוי נפגעי גזזת". המרכז קובע את זכאותם של התובעים לפיצויים, אותם משלמת המדינה דרך הביטוח הלאומי. 

כיום המחלה מאד נדירה.


לקריאה נוספת
החוק לפיצוי נפגעי גזזת התשנ"ד 1994

דיווח מ-YNET על הגזזת בת"א


יתושים (Aedes aegypti) מהונדסים למלחמה בקדחת דנגי

$
0
0

האם זה ייושם בקרוב בברזיל? 

קדחת דנגי (Dengue fever)היא מחלה נגיפית, שגורמים לה חמשת נגיפי הדנגי (DENV1-5). לארבעת הזנים המוכרים, הצטרף רק בשנת 2013 הזן החמישי. הנגיפים מועברים מחולה לחולה האמצעות יתושים מהסוג Aedes aegypti.
המחלה פוגעת מדי שנה בכ-50 מיליון איש ברחבי העולם, באזורים הטרופיים: באסיה, באמריקה הלטינית, דרום ארצות הברית והאיים הקריביים, אוסטרליה, ואיי האוקיינוס השקט. 25,000 איש מתים ממנה, ורבים אחרים מאושפזים תקופות ממושכות.

התסמינים המינימיליים הם כמו של שפעת, אך במקרים רבים הם מחמירים: טמפרטורת הגוף עולה, הראש כואב, בעיקר מאחורי העיניים, כאבי פרקים מאד חזקים (שהיקנו למחלה גם את השם: הקדחת ששוברת עצמות...) , פריחה אופיינית בכל הגוף , הקאות, בחילות, אובדן תיאבון. במקרים החמורים יותר מתפתחת קדחת מדממת, (Dengue haemorrhagic fever (DHF: כלי דם מתחילים לדלוף ומתחיל דימום בעיקר מהאף והפה. ללא טיפול קריסת כלי דם גורמת להלם ולמוות. חולים רבים מאושפזים תקופות ממושכות, ועלות הטיפול בהם עוברת מיליארד דולר אמריקאי בשנה.

פריחה אופיינית למחלת הדנגי
המקור: Foto:etsu.edu
חולה שנדבק והחלים מחוסן לכל ימי חייו רק מפני הזן בו הודבק. הוא עדיין יכול לחלות באחד משלושת הזנים האחרים (לעיתים הרגישות כלפיהם אפילו מוגברת.)  אין חיסון או טיפול ספציפי למחלה. והדרך היעילה ביותר כיום למנוע את המחלה היא להפחית  את כמות היתושים המעבירים את הנגיפים מחולה לחולה. וכמובן שחומרים דוחי יתושים גם הם יכולים לעזור...

נקבות היתוש Aedes aegyptiהן אמנם הנשאיות הבלעדיות של נגיפי הדנגי, אבל מלבדם הן עלולות לשאת  גם את הנגיפים הגורמים לקדחת הצהובה (yellow fever)ול-chikungunya, (ואליהם נתייחס בהזדמנות אחרת). היתושה, כמו במיני יתושים אחרים,  עוקצת בני אדם כדי לשאוב מהם דם הדרוש להתפתחות הביצים שהיא נושאת. במידה והנעקץ חולה, שואבת היתושה למערכת העיכול שלה גם נגיפים מדמו. כשהיא עוקצת את הקורבן הבא, היא מעבירה אליו את הנגיפים שאספה קודם...  זכרי היתושים אינם מעבירים את הנגיפים. 

נקבה של היתוש Aedes aegypti בפעולה, טנזניה
צילום: Muhammad Mahdi Karim

ברזיל היא מדינה "מוכת דנגי". בשנת 2013 דווח שם על 659,051 מקרי מחלה ו-249 מהם מתו.

 השלוחה הברזילאית של החברה הביוטכנולוגית הבריטית מאוקספורד,  "אוקסיטק (Oxitec)", בעיירה קמפינס (Campinas)שבפרברי סן פאולו, שהוקמה ביולי השנה (2014), רוצה לשחרר  לטבע יתושים זכרים מהונדסים גנטית, המכונים OX513A. יתושים אלה  גדלים במעבדה בנוכחות  טטרציקלין (המוכר לנו בהקשרים אחרים כאנטיביוט), ובהעדרו, הזחלים מתים לפני גלגולם ליתוש בוגר.  לטענת החוקרים, שחרור כמויות גדולות של יתושים מהונדסים בשטחים הנגועים, וזיווגם הצפוי עם יתושות מהבר – שיוביל לצאצאים שאינם פוריים, יוביל להפחתה משמעותית, במספר היתושים, ואולי אף להכחדה שלהם.

השימוש הנסיוני הראשון ביתושים אלה, בקנה מידה קטן,  נעשה ב-2002 באיי קיימן, ארצות הברית ומלזיה, ואף בצפון ברזיל (במדינת Bahia). ב-2010, באיי קאימן, פוזרו שלושה מיליון יתושים.  כתוצאה מכך  ירד  מספר היתושים באיים  בכ-80 אחוזים.
המפעל מסוגל כעת לייצר חצי מיליון יתושים זכרים בשבוע, והכוונה לרבע את הכמות (לשני מיליון) בהמשך.


מה עשו ליתושים?
החדירו ליתושים טרנספוזון (piggyBac LA513)שמקורו בנגיף הצמחי Baculovirus. הטרנספוזון מכיל שני גנים: גן המקודד חלבון פלורסנטי זוהר DsRed2 (שמקורו ביצורים ימיים) – לזיהויים בחשיכה של יתושים מהונדסים, וגן נוסף, המכונה  tTAVשתוצרו החלבוני  רעיל  לזחלים (שמקורו בזבוב התסיסה). בנוכחות טטרציקלין התוצר הרעיל לא נוצר והזחלים יכולים "להתבגר". בתנאים טבעיים, אין טטרציקלין והזחלים לא שורדים. 

הרשויות ברזיל עוד לא אישרו את שחרור היתושים, ומקוים שהאישור ינתן בקרוב.  כמובן שאלה שמתנגדים לכל סוג של הנדסה גנטית,  מנסים למנוע את האישור. נעקוב בעניין

לקריאה נוספת

האם ארכאונים מתאנוגניים הם הגורמים להכחדה הגדולה של הפרם (permian extinction)?

$
0
0

לפני 252 מיליון שנה, בשלהי תקופת הפרם (Perm– לפני 270-245 מיליון שנה) התרחש על פני כדור הארץ ארוע מיוחד, שגרם להכחדתם של כ-90% מהיצורים הגדולים שחיו אז על פניו, וכל זה בתוך זמן קצר יחסית - 20,000 שנה. הכחדה זו מכונה ההכחדה הגדולה של הפרם (permian extinction).   

מה גרם להכחדה העצומה הזו? האם אסטרואיד פגע בכדור הארץ (כמו זה שגרם להכחדת הדינוזאורים לפני 65 מיליון שנה)? האם היתה התפרצות וולקנית לא שגרתית? הגאוכימאים והפליאוביולוגים מחפשים כבר שנים עדויות כימיות וביולוגיות שיסבירו את הגורם להכחדה. ויתכן שהפעם הם מצאו אותו.

עד לאחרונה חשבו החוקרים שהרי געש שפעלו באותה תקופה, שהיום ממוקמים בסיביר, ופלטו כתוצאה מכך
את גזי החממה מתאן ופחמן דו-חמצני - תופעה שתועדה בסלעים מאותה תקופה ב-Xiakou, שבסין. העלייה בשני הגזים גרמה גם להתחממות כדור הארץ, וגם לעלייה ב-pH (עלייה בחומציות) של מי האוקיינוסים - שילוב שקטל את כל אותם יצורים. 


צוות מחקר בראשותו של דן רותמן (Rothman) מהמכון הטכנולוגי של מסצוסטס (MIT) ביצע בדיקה מחודשת של הנתונים שנאספו מהסלעים הסינים. התוצאות גרמו לחשוב שהגורם אמנם קשור בהתפרצות הוולקנית הסיבירית, אך הוא שונה, וממקור ביולוגי. כשיש ארוע וולקני, משמעותי ככל שיהיה, העלייה בריכוזי גזי החממה צפויה להיות פתאומית, ולאחריה צפויה דעיכה הדרגתית לאורך זמן, אך הסלעים "דיווחו", בניגוד למצופה, על עליה הדרגתית ממושכת לאורך זמן. עלייה כזו יכולה להתרחש כתוצאה מפליטה של שני הגזים על ידי יצורים שמתרבים בצורה מעריכית. 


החוקרים משערים שמדובר בארכאונים מייצרי מתאן מהסוג Methanosarcina, שרכשו באותה תקופה מחיידקים צלוליטים (מפרקי תאית מקבוצת ה-Clostridia), שני גנים המאפשרים להם שימוש בחומצה אצטית, ובכך נוצר מסלול יחודי להם, בו נוצר מתאן מאצטט (acetoclastic methanogenesis).  החוקרים שסבורים שההתפרצות הוולקנית העלתה את ריכוז המתכת ניקל - שהיא גורם מגביל בגידול הארכאונים באוקיינוסים, וזה מה שאיפשר את שגשוגם המהיר שם. זה גרם לעלייה בריכוז המתאן, וכשחלקו הגיב עם החמצן המומס במים - וזה גרם גם לאנוקסיה (מחסור בחמצן זמין) וגם ליצירת פחמן דו-חמצני. גופות היצורים הגדולים שמתו כתוצאה מכך גם במים וגם ביבשה,  שמשו אף הם כמקום גידול לארכאונים המתנוגנים שייצרו מתאן נוסף - מה שהגביר את התוצא בצורת לולאה (positive feedback loop)

ארכאוני Methanosarcina(נקראים על פי הצורה שבה הם נצפים במיקרוסקופ – בצברים של שמיניות, sarcina, ועל שם המתאן שהם מיצרים) נפוצים מאד בבתי גידול שונים בעולם, רגילים וקיצוניים, גם היום: בארובות הידרותרמיות, בביוב, במי התהום ובמערכות עיכול של בעלי חיים צמחוניים (רשימה חלקית). הם מסוגלים לחיות בתנאים אל-אווירניים, בטמפרטורות גבוהות ובחומציות גבוהה.  

ארכאוני Methanosarcina מבעד למיקרוסקופ  
צילום:  Ralph Robinson

כדי לאשש את ההשערה הזו צריך גם לבדוק את חתימות המתאן והפחמן הדו-חמצני גם בסלעים אחרים מאותה תקופה, במקומות אחרים ברחבי העולם. 

זו לא פעם ראשונה (וכנראה גם לא אחרונה) שלחיידקים עם מסלול מטבולי ייחודי יש השפעה משמעותית על הביוספרה. נמתין לאישוש התוצאות... 


לקריאה נוספת

vancomycin amidine - נגזרת של ונקומיצין שדוחה במקצת את סוף עידן באנטיביוטיקה

$
0
0

אחד המאפיינים הביוכימיים של החיידקים, המקנה להם יציבות בתנאים היפוטוניים (כשריכוז המומסים מחוץ לתא נמוך מהריכוז בתוך התא), הוא הפולימר פפטידוגליקן (peptidoglycan), המרכיב העיקרי של הדופן. בתנאים היפוטוניים  חודרים (באוסמוזה) מים לתוך התא ואלמלא הדופן, היו החיידקים מתפוצצים. הפפטידוגליקן מורכב מיחידות חוזרות (מונומרים) הבנויות מדו-סוכר אליו קשור פנטה-פפטיד (פפטיד בן חמש חומצות אמיניות). המונומרים מיוצרים בתוך התא החיידקי, מופרשים החוצה - הסוכרים מצורפים לשרשרת הסוכרים על-ידי האנזים transglycosylase, ולאחריו האנזים transpeptidase יוצר קשרי צילוב בין השייר הרביעי בפפטיד של מונומר אחד, לשייר השלישי של מונומר אחר. במהלך התהליך נפלטת מהמונומר החומצה האמינית החמישית, והאנרגיה המשתחרת מהקשר שנפתח מושקעת בקשר הצילוב. הקשר יכול להיות ישיר (כמו בחיידקים מחטיבת הפרוטאובקטריה) או דרך גשר של גליצינים (למשל ב-Staphylococci, מחטיבת הפירמיקוטים). שלב הטרנספפטידציה תורם לחוזקה של הדופן ועמידותה בפני לחצים אוסמוטיים, ובלעדיו הדופן פגומה ואינה מתפקדת - ואז חודרים מים לתאי החיידקים והם מתנפחים ומתפוצצים.

היחידה המבנית של הפפטידוגליקן בחיידקים מהפירמיקוטים. המקור
קיימות שתי קבוצות של תרופות הקוטלות חיידקים על ידי פגיעה בשלב זה. התרופות מהקבוצה הראשונה, הכוללת, בין היתר, את האנטיביוטים פניצילינים (ראו "סֵר אלכסנדר פלמינג - מגלה הפניצילין") וצפלוספירינים, נצמדות לאתר הפעיל של האנזים  transpeptidase ובכך מנטרלות את פעילותו. אנטיביוטים אחרים, כגליקופפטידים ונקומיצין (vancomycin) ואוופרסין (avoparcin), נקשרים לאתר המטרה של האנזים, הקצה של הפנטפפטיד - הדי-פפטיד D-ala-D-ala, ובכך חוסמות את הגישה של האנזים לאתר. חשוב לציין שאנטיביוטים אלה פוגעים אך ורק בתאים גדלים ומתחלקים - אז מתקיימת סינתזה פעילה של דופן. תאים שאינם מתחלקים ולא מתרחשת בהם סינתזת דופן - אינם מושפעים מהאנטיביוטים. כמובן שחיידקים חסרי פפטידוגליקן, כ-Mycoplasma (שהם חסרי דופן בכלל) ו-Planctomyces (שם הדופן אינה מורכבת מפפטידוגליקן), עמידים באופן טבעי בפניהם.

במשך הזמן חיידקים גורמי מחלות, וביניהם Enterococci ו-Staphylococci, פיתחו או רכשו מנגנוני עמידות כלפי האנטיביוטים האלה (והאחרים)  כך שאנו מתקרבים למצב שבו האנטיביוטים לא יהיו שמישים במאבק בהם (ראו גם ב"פרדוקס בתי-החולים וסוף עידן האנטיביוטיקה"). 

הגליקופפטיד ונקומיצין התגלה לראשונה בשנות החמישים של המאה הקודמת על-ידי אדמונד קורנפלד  (Kornfeld) מחברת Eli Lilly. החיידק שממנו הופרש האנטיביוט, מקבוצת האקטינובקטריה, שהיום מכונה Amycolatopsis orientalis, בודד מדגימת אדמה שנשלחה לחברה ב-1953 מיערות בורניאו. הוונקומיצין, שאז כונה תרכובת 05865, אושר לשימוש על-ידי ה-FDA בשנת 1958. 

ונקומיצין מסונתז במספר שלבים ממספר חומצות אמיניות בתא החיידקי. הוא מופק מהחיידקים. 


הונקומיצין נחשב, מ-1958  עד לפני כשני עשורים, כאנטיביוט המנצח של המוצא האחרון (ומכאן גם שמו - vanquish = להביס, לנצח), לטיפול בזיהומים חמורים הנובעים בעיקר מ-Staphylococcus aureusעמיד לפניצילינים (MRSA).

עקב גודלו ותכונותיו, הוא אינו חודר את הממברנה החיצונית של חיידקים מהפרוטאובקטריה, ואינו חודר ממערכת העיכול לדם, השימוש בו היה בהזרקה ישירה לדם בלבד. ניתן להשתמש בונקומיצין דרך הפה בזיהומים חמורים במערכת העיכול, למשל על ידי Clostridium difficile, הגורם ל-Pseudomembranous colitis (אם כי לפעמים גם הוא לא עוזר. ראו "חיידקי מעיים - להצלת חיים").

לוונקומיצין פותחו מספר נגזרות, oritavancin ו-dalbavancin. לנגזרות אלה זמן מחצית חיים ארוך יותר המאפשר מרווח גדול בין ההזרקות. אנטיביוטים בעלי פעילות דומה לוונקומיצין הם teicoplanin, שבודד בתחילת שנות ה-90 של המאה הקודמת מהחיידק Actinoplanes teichomyceticusולו זמן מחצית חיים ארוך יותר וחדירות טובה יותר, ו-Ramoplanin שבודד ממין אחר של Actinoplanes

בסוף שנות ה-90 של המאה הקודמת החלו להופיע ברחבי העולם חיידקים עמידים לוונקומיצין. בניגוד למקרים קודמים, בהם עמידויות ראשונות כלפי חומרים אנטיביוטים הופיעו תחילה בבתי חולים, העמידות לוונקומיצין התפתחה קודם בקהילה ובבדיקות מדוקדקות יותר התברר שהעמידות התפתחה במגזר החקלאי באירופה, באוסטרליה ובמקומות אחרים, שם השתמשו, החל מ-1970, באנטיביוט אוופרסין, אנטיביוט דמוי ונקומיצין, שבודד מהחיידק Streptomyces candidus, כתוסף מזון. ב-1997 נאסר לבסוף  השימוש באוופרסין, אבל זה היה כבר מאוחר -  העמידות התפשטה ברחבי העולם.
חיידקים עמידים לפניצילין מכילים, בדרך כלל, אנזימים המפרקים את האנטיביוט. לעומת זאת עמידות לוונקומיצין מושגת על ידי שינוי במבנה המונומר המרכיב את הפפטידוגליקן: ה-D-אלנין האחרון במונומר, בעמדה החמישית, מוחלף בחומצה אמינית אחרת או בחומצה לקטית. – כך משתנה אתר המטרה של הונקומיצין והוא אינו יכול להקשר אליו. השינוי אינו משפיע על פעילות הטרנספפטידז. 

                   א.                                                      ב.                                                              ג. 
מונומרים של פפטידוגליקן בחיידקים רגישים לונקומיצין (א), בחיידקים עמידים - VanA – המכילים חומצה לקטית בעמדה החמישית (ב) ובחיידקים עמידים -  VanC – המכילים בעמדה החמישית את החומצה האמנית סרין (ג) .

דייל בוגר (Boger) ועמיתיו ממכון המחקר Scripps שבקליפורניה חקרו לעומק את המבנה המולקולרי של הוונקומיצין ופיתחו שתי נגזרות פעילות של ונקומיצין. הנגזרת הראשונה, בה החלפת אטום חמצן אחד באתר הפעיל של הגליקופפטיד בקבוצה אמידית, NH,  גרמה לכך שהנגזרת, המכונה vancomycin amidine, תעצור את סינתזת הדופן גם בחיידקים העמידים לוונקומיצין המוכרים. הנגזרת השנייה, לה הוסיפו בנוסף לשינוי של הנגזרת הראשונה גם שייר כימי גדול יחסית – Chlorobiphenil, ובקיצור CBP, באזור אחר של המולקולה, גורמת לכך שהמולקולה פועלת כנגד חיידקים במנגנון נוסף, שעוד לא ברור מהו, מלבד מניעת  הטרנספפטידציה. (החוקרים משערים שמדובר בעיכוב  של האנזים טרנסגליקוזילז – אך זה עדיין מצריך בדיקה.)

המבנה הכימי של הונקומיצין החדש - השינויים - בצבעים. המקור

השילוב של שתי פעילויות שונות בו זמנית הפוגעות בחיידקים – מקטינה בצורה משמעותית את הסיכוי להופעת חיידקים עמידים  - במנגנון של שינוי אתר המטרה – כפי שמוכר היום בעמידות לוונקומיצין. אם כי עמידות דרך מנגנונים אחרים – כמו פרוק או הדחה של האנטיביוט, יכולה עדיין להתרחש.

שימוש מושכל באנטיביוט החדש, לאחר שיאושר השימוש בו, יכול לדחות את קץ עידן האנטיביוטיקה בכמה שנים.




לקריאה נוספת

המאמר המקורי

סֵר אלכסנדר פלמינג - מגלה הפניצילין -

חיידקי מעיים להצלת חיים

פרדוקס בתי-החולים וסוף עידן האנטיביוטיקה




התמיינות של חיידקי Hodgkinia סימביונטיים בציקדה

$
0
0


צורה חדשה ומיוחדת של היווצרות מינים חדשים שלא מקנה להם יתרון הישרדותי 


חיידקי Candidatus Hodgkinia cicadicola, המשתייכים לאלפא-פרוטאובקטריה, הם חיידקים טפילים החיים בתוך תאים של מינים שונים של ציקדות (ממחלקת החרקים). התוספת Candidatus לפני השם הלטיני מציינת שלא ניתן לגדלם בתנאי מעבדה. 

לחיידק יש גנום קטן מאוד (רק הגנומים של החיידקים Mycoplasma genitalium ו-Tremblaya princepsקטנים יותר)  - 144 אלף נוקליאוטידים המקודדים יצירת 189 חלבונים. יש בהם חריגה מהקוד הגנטי האוניברסלי: הקודון UGA, שהוא קודון סיום במרבית החיידקים (והיצורים האחרים), מקודד בחיידק זה הצבת חומצת האמינו טריפטופן (כמו שקורה גם במיקופלסמה, במיטוכונדריונים, ובמעט חיידקים אחרים). 

הציקדות לא יכולות לחיות ללא חיידקי Hodgkinia, משום שהחיידקים  מספקים לציקדה את חומצת האמינו מֶתיונין ואת הוויטמין B12 שהן אינן מייצרות ואינן מקבלות ממזונן. 

החוקרים ג'יימס ון-לאובן (Van Leuven) וג'ון מק-קוטצ'און (McCutcheon) מאוניברסיטת מונטנה חקרו את הציקדה Tettigades undata, שמקורה בדרום אמריקה, והחיידקים הסימביונטים שלה. בבדיקה הראשונית שעשו, מצאו החוקרים שבציקדה מתאכסנים לכאורה שני מיני חיידקים, Sulcia muelleriו-Hodgkinia. בעקבות ריצוף הגנום של ה- Hodgkiniaמצאו החוקרים שבציקדה מתאכסנים שני מינים שונים של Hodgkinia, מינים חדשים למדע. כל אחד משני מיני ה-Hodgkinia איבד חלק מהגנים שהיו במין המקורי, אבל גנים אחרים, ולכן הם גם שונים אחד מהשני וגם משלימים (כמעט לגמרי) אחד את השני. שני המינים לא יכולים לחיות אחד בלי השני. ההוכחה שמדובר בחיידקים שונים ולא בחיידק יחיד  עם שני גנומים מוצגת בתמונה המצורפת. הם סימנו גלאים מתאימים שמאפיינים כל אחד משני הגנומים – כל אחד בצבע זוהר אחר - ובדקו זאת על אוכלוסיית חיידקים שבודדה מתוך הציקדה. לכל חיידק נספח רק צבע זוהר אחר. חיידקי ה- Hodgkinia נצבעו או בכחול או בצהוב  - ואף פעם לא בשניהם (חיידקי ה- Sulciaנצבעו בירוק והתאים או חלקי התאים של הציקדה עצמה – בסגול). 


Two Hodgkinia species (blue and yellow) in a cicada. Credit: Van Leuven et al, 2014.
שני מיני Hodgkinia (כחול וצהוב) בציקדה
צילום: Van Leuven et al, 2014. מכאן

על סמך ההבדלים בין הגנומים חושבים החוקרים שההתפצלות של החיידקים חלה לפני כחמישה מיליון שנה, וכי החיידק המקורי ממשיך לחיות ולהתקיים, בהרכבו הגנטי המלא, במיני ציקדות אחרים. המנגנון שבו התרחש הפיצול אינו ברור, וייתכן שנובע מכך שלעתים יש יותר מגנום אחד בתאי החיידקים ושמוטציות ואובדן גנים באחד ההעתקים אינן משפיעות על החיידק. כתוצאה מחלוקה אקראית ותנודות סטטיסטיות נוצרו שני מיני החיידקים השונים – אך הם תלויים אחד בשני מבחינה מטבולית. 

מדובר, אם כן, בהתמיינות אקראית שאינה תורמת לשרידות של החיידקים. ואם הם יורחקו משכניהם, הוא לא ישרדו. 

להרחבה
תקציר המאמר המקורי

התפרצות האבולה (Ebola) במערב אפריקה - עוד לא רואים את הסוף.

$
0
0

ארגון הבריאות העולמי עושה מאמצים לריסון מגפת האבולה שהתפרצה באפריקה

ב־ 7 אוגוסט 2014 הכריז ארגון הבריאות העולמי על מצב חירום, ועל הקצבה של 200 מיליון דולר לטיפול במגפת האבולה במערב אפריקה. הכרזה זו ניתנה לאחר שהארגון לא הצליח לעצור את התפשטותה.באוקטובר 2014 הצהיר הארגון (במסמך פנימי, שלא היה אמור לדלוף החוצה) שנכשל בטיפול במגיפה והאשים את הבירוקרטיה, אנשים לא ראויים בתפקידי מפתח. והתייחסות לא רצינית לממצאים בשטח.

מוגנים מפני נגיף האבולה
המקור: CDC/
Nahid Bhadelia, M.D. 

המגפה הנוכחית החלה בדצמבר 2013 בגיניאה שבמערב אפריקה, ומשם התפשטה לליבריה, לסיירה ליאון ולניגריה. יש חשש שהמחלה תתפשט למקומות נוספים בעולם. המגפה החלה "רשמית"ב־ 2 בדצמבר 2013 . אז חלה בקדחת מדממת ילד בן שנתיים מהכפר Meliandou הסמוך לג'ונגל בדרום מזרח גיניאה. מצבו החמיר, ולאחר ארבעה ימים הוא מת מהמחלה. לא ידוע ממה או ממי הוא נדבק. בחקירה האפידמיולוגית הוא מכונה "מקרה המפתח" (Index case).

בשבועות שלאחר מכן החלה המחלה להתפשט, תחילה בתוך המשפחה (האם, האחות והסבתא), אחר כך בתוך בכפר, וכן אנשים שנדבקו בהלוויתה של הסבתא העבירו את המחלה לכפרים הסמוכים, ומשם המחלה המקומית כבר הפכה למגפה. אף אחד לא חשד עדיין שמדובר באבולה, שלא הייתה מוכרת באזור זה של אפריקה. רק ב־19 במרץ, כשכבר נספרו 35 חולים (מהם 23 שמתו מהמחלה), החלו רשויות הבריאות לחשוד כי מדובר באבולה, דגימות נשלחו לסנגל ולצרפת לבדיקות מעבדה, שאישרו את החשד. רק אז (ב־23 במרץ) דיווחו הרשויות של גיניאה על המחלה לארגון הבריאות העולמי והחלו לנקוט באמצעים, שכבר לא הספיקו.

בינתיים התפשטה המגפה באין מפריע לאזורים אחרים בגיניאה ולמדינות השכנות ליבריה וסיירה ליאון, ואף, בטיסה ישירה מליבריה, גם לניגריה.

צוותים של המרכז לבקרת מחלות (מאטלנטה, ארצות הברית) ו"רופאים ללא גבולות"הגיעו לאפריקה כדי לסייע בטיפול במגפה, אך בינתיים לא הצליחו לעצור את התפשטותה, גם בגלל חוסר שיתוף פעולה מצד האוכלוסיה שנפגעה: חלק ניכר מהאוכלוסיה סומך על "רופאי האליל"המקומיים יותר מאשר על הרופאים הלבנים, והיו מקרים שחולים נחטפו מבתי החולים והועברו לטיפול אצל רופאים מהסוג האחר, ועד שאותרו שוב נדבקו אנשים נוספים.

נכון ל-19  באוקטובר דווחו 9936 מקרי אבולה, בשבע מדינות, 4877 מהם מתו ממנה. סבורים שיש מקרים רבים נוספים שלא דיווחו עליהם. מדובר על מגפת האבולה הגדולה ביותר מאז המגפה הראשונה, שהתפרצה ב-1976.

מספרים עדכניים ל-19 באוקטובר
המדינה                  החולים         המתים           הערות
גיניאה1540904מקור המגיפה
סיירה ליאון37061259
ליבריה46652705
ניגריה208המקור - חולה שהגיע בטיסה ישירה מליבריה. הוכרזה נקייה מהמחלה ב-19.10.14
סנגל10חולה שהגיעה בטיסה ישירה מגיניאה. הוכרזה נקייה מהמחלה ב-17.10.14
ארצות הברית2-מספר אנשי צוות חולים הוטסו לטיפול והבריאו. אחד הגיע מליבריה, חלה בארצות הברית, לא אובחן כראוי ומת - שני אנשי רפואה נדבקו ממנו. כ50 איש בבידוד והשגחה
ספרד1-אחות נדבקה מחולה שהובא מליבריה לטיפול (ומת). . 





התחזיות הנוכחיות מדברות על כמיליון חולים (שכמחציתם  ימותו) עד ינואר 2015 והרבה יותר אם המגיפה תמשיך מעבר לזה.

מהי האבולה?
השם אבולה ניתן למחלה (ולנגיף הגורם לה) כיוון שהמגפה המתועדת הראשונה פרצה על גדות נהר האבולה, באזור ימבוקו (Yambuku), בזאיר (היום קונגו).  הקדחת המדממת מתחילה, לאחר תקופת דגירה של עד 21 יום, בתסמינים דמויי שפעת. לאלה מתווספים תסמינים השונים מחולה לחולה: עייפות, חום, כאבי ראש, גרון, שרירים ובטן, הקאות, שלשולים ופריחה. אחר כך מתפתחים שטפי דם פנימיים וחיצוניים, והחולה מדמם מכל פתחי גופו. הכבד והכליות קורסים, והחולה מת בתוך ימים אחדים. המחלה קטלנית מאוד בלא טיפול, אך טיפול נמרץ, הכולל עירוי של נוזלים ומלחים, עצירה או האטת הדימומים (על ידי טיפול במערכת הקרישה), מתן אנטיביוטים למניעת זהומים משניים, הנשמה מלאכותית ואף הקלת הכאבים, עשוי להוריד במעט את אחוזי התמותה.

הנגיפים מופרשים בכל נוזלי הגוף ומועברים בקלות מאדם לאדם. על ידי מגע ולא דרך האוויר. במקרים רבים לא יודעים כיצד נדבק האדם הראשון בשרשרת, אך משערים שההדבקה מתרחשת במגע קרוב עם חיה נגועה. במקרים הידועים היה זה מגע עם פגרים של קופי אדם, גורילות או שימפנזים שחלו ומתו מהמחלה. המחלה פוגעת, לבד מבני אדם, גם בפרימטים אחרים: קופים וקופי אדם - גורילות ושימפנזים. לדידן של הגורילות, נגיפי האבולה הם סכנה קיומית ממש - כרבע מאוכלוסיית הגורילות מתו בעשורים האחרונים מהמחלה.

אבחון המחלה מתבצע על ידי זיהוי החומר התורשתי (RNA) של הנגיף (בשיטת PCR) בהפרשות החולה. חולים ששרדו מחוסנים כנראה בפני הדבקה נוספת של הזן הספציפי שבו חלו.

נגיפי האבולה
נגיפי האבולה משתייכים לנגיפי הפילוֹ (Filoviridae, מהמילה הלטינית "פילו"שפירושה "תולעת", כי כך נגיפים אלה נראים במיקרוסקופ אלקטרונים). נגיפי הפילו הם נגיפי RNA חד גדיליים, שליליים (כלומר – שאינם מקודדים בעצמם בניית חלבון), בעלי קופסית גלילית שאורכה משתנה ומגיעה בנגיפי האבולה כמעט למיקרומטר. נגיפי הפילו כוללים שני סוגים: מרבורג (Marburg), הקרוי על שם העיר בגרמניה שבה התגלה לראשונה; ואבולה (Ebola), הקרוי על שם הנהר שלידו החלה ההתפרצות הראשונה. בסוג אבולה שלושה זנים גורמי מחלות באדם, הקרויים על פי המקום שבו נמצאו לראשונה: הזן הזאירי (E. Zaire), הזן הסודני (E. Sudan) והזן הבונדיבוגי (E. Bundibugyo – על-שם בירת מחוז באוגנדה). הזן הגורם למגפה הנוכחית דומה ב־ 97 אחוזים לזן הזאירי, אך אחוזי התמותה ממנו (60־70 אחוזים) נמוכים יחסית לזן הזאירי (שגורם לכ־90 אחוזים) וייתכן שיוגדר כזן חדש. שני הזנים הנוספים הם הזן התאי (Taï Forest virus) - על שם הגן הלאומי בחוף השנהב, וזן רֵסטון (E. Reston) – על שם העיירה רסטון בווירג'יניה בארצות הברית.

נגיף אבולה במיקרוסקופ אלקטרונים
CDC/Frederick A. Murphy

אורך הגנום של נגיפי האבולה הוא כ־19 אלף נוקלאוטידים. הגנום מקודד תשעה חלבונים (שלושה מהם חופפים). אחד
החלבונים מנטרל בתא המודבק את ייצור האינטרפרון. ארבעה חלבונים מרכיבים את הקופסית, שניים מהם משמשים כצמדנים הנצמדים לקולטנים המתאימים בתאי המטרה.


נגיפי אבולה (צבועים באדום) מתפרצים מתוך תאים בתרבית (שמקורם בתאי כליה של גונון ירוק) עוד לפני שהתאים עצמם נהרסיםהמקור: Bjorndal et al. BMC Microbiology 2003 3:6

סקירה היסטורית
שנת 1976 נחשבת כשנת הפריצה (Emerging) של האבולה - אז היו שתי התפרצויות של שני זנים שונים, הזאירי והסודני. במגפה הראשונה, בזאיר (היום קונגו), סמוך לנהר האבולה, חלו 318 ו־280 מהם מתו. התפשטות המחלה הוחמרה מאחר שהצוותים הרפואיים עשו שימוש חוזר במחטי הזרקה. במגפה השנייה, באזור נְזַרה שבסודן, חלו 284 ו־150 מתוכם מתו. רבים מאנשי הצוותים הרפואיים חלו ומתו גם הם. בשנה זו גם חלתה, לאחר שנדקרה ממזרק נגוע, עובדת מעבדה באנגליה, ולמזלה היא נותרה בחיים. לאחר שלוש שנים של הפוגה, ב־ 1979 התפרצה מגפה נוספת באותו מקום, ומה־34 שחלו מתו 22.

זן רסטון – קטלני רק לקופים:ב־ 1989 הגיעו לעיירה רֶסטון שבווירג'יניה משלוחים של קופי מקק ארוך זנב (Macaca fascicularis)  מחווה לגידול קופים לניסויים ממינדנאו שבפיליפינים. חלק מהקופים חלו בקדחת מדממת ומתו, והשאר הושמדו. ארבעה אנשים נחשפו לנגיף החדש, ופיתחו נוגדנים, אך לא חלו. התופעה חזרה ב־1990, בטקסס ובווירג'יניה, וב-1992 גם בסיינה שבאיטליה. גם בקרב עובדי החוות בפיליפינים שבהן גידלו את הקופים אותרו נושאי נוגדנים. הדיווח האחרון היה ב־2008, אז אותר הנגיף אצל שישה עובדי חווה שלא היו חולים. נגיף זה, בניגוד לאחרים, עובר גם ללא מגע ישיר, דרך טיפות ליחה באוויר. הנגיף אותר גם בחזירים, אך הוא לא גורם בהם למחלה.

זן תאי – מקרה יחיד:ב־1994 חלתה וטרינרית בחוף השנהב לאחר שניתחה גוויית שימפנזה. היא הוטסה לשווייץ בבידוד, טופלה והחלימה. הנגיף היה שונה מהזנים המוכרים, והוגדר כזן התאי. מאז לא התגלו מקרים נוספים של הדבקה בזן זה.

הזן הזאירי – הקטלני ביותר בין זני האבולה – עד 90 אחוז תמותה: 20 שנה לאחר ההתפרצות הראשונה ב־1976, פרצו מגפות בגאבון (1994 – 49 מקרים, 29 מהם מתו), בקיקוויט שבזאיר (1995 - 315 מקרים, 255 מהם מתו), ושוב בגאבון
(1996 – 91 מקרים, 66 מהם מתו). אחד מאנשי הצוות הרפואי הגיע מגאבון לדרום אפריקה וחלה שם, הוא טופל והחלים, אך אחות שטיפלה בו חלתה ומתה. ב־2001 התרחשו שוב שתי התפרצויות של הזן הזאירי משני עברי הגבול בין גאבון וקונגו; 122 חלו ו־96 מתוכם מתו. ב־ 2003 היו שתי התפרצויות נוספות בקונגו; 178 חלו ו־156 מתוכם מתו. בשנת 2007 הייתה שוב התפרצות בקונגו; 264 חלו ו־187 מתוכם מתו. ב־ 2008־2009 חלו 32 בקונגו, 14מהם מתו.
באוגוסט 2014 החלה מגיפה במחוז המשווה (equator) של קונגו ונכון ל-21 בספטמבר – מדובר על 68 חולים מתוכם 41 מתים. מקרה האינדקס היתה אשה בהריון ששחטה חיה שניצודה בג'ונגל. המגיפה עדיין נמשכת. 

הזן הסודני: ב־2000־2001 פרצה מגפה של הזן הסודני בשלושה אזורים באוגנדה: 425 חלו ו־240 מתוכם מתו. בשנת 2004 הייתה התפרצות קטנה בדרום סודן; 17 חלו ושבעה מתוכם מתו.

הזן הבונדיבוגי: ב־2007 התפרץ והוגדר לראשונה הזן הבונדיבוגי באוגנדה; 149 חלו ו־37 מתוכם מתו. התפרצות נוספת הייתה בקונגו ב־2012, אז דווח על 77 חולים, מהם מתו שישה.

המקור של נגיפי האבולה
בשנים 1995־1996, לאחר דעיכת המגפה בקיקוויט שבזאיר, סרקו את האזור צוותי חוקרים,מהמרכז לבקרה ולמניעה של מחלות מדבקות באטלנטה, ארצות הברית ומהמכון הלאומי לווירולוגיה של דרום אפריקה, וחיפשו את הנגיף או נוגדנים כלפיו, בגופם של עשרות מינים של בעלי חיים שונים - ללא הצלחה. בניסיון לאתר באילו בעלי חיים יכולים הנגיפים להתרבות, ניסו החוקרים להדביק בזן הזאירי בעלי חיים ואף צמחים שונים. לאחר ההדבקה הצליחו לבודד את הנגיפים רק מכמה מיני עטלפים, אך לא ברור אם מינים אלה אכן יכולים להוות מאגר טבעי של נגיפים, ואם כן, כיצד הנגיף מועבר מהם לבני אדם.

קבוצת חוקרים בראשותו של פביאן לינדרץ (Leendertz) ממכון קוך בברלין, יצאה באפריל 2014 לאזור התפרצות המגפה הנוכחית, וחיפשה עדויות לקיום הנגיף בעטלפים ובבעלי חיים אחרים בסביבה, ולא מצאה. לטענתם – הם היו שם ארבעה חודשים מאוחר מדי – ארבעה חודשים בג'ונגל יכולים להעלים ראיות...

חיסון עתידי
בכמה מעבדות בעולם מנסים לפתח חיסונים נגד נגיפי האבולה. עד השנה, בגלל היעדר מימון, הניסויים עוד לא הגיעו לשלבים מתקדמים. המגפה הנוכחית גרמה לכך שיושקעו כספים בנושא, ואף שיאושרו לשימוש מיידי חיסונים שנוסו בינתיים בהצלחה על קופים,

תרכיב אחד מבוסס על הנגיף (Vesicular Stomatitis Indiana Virus (VSIV, שצורתו צורת קליע (מהמשפחה של נגיף הכלבת). הגן לגליקופרוטאין החיצוני של הנגיף, המאפשר לו להיצמד לתאי המטרה שלו, הוחלף בגן המקודד לגליקופרוטאין של האבולה. חיסון זה עבר כנראה את שלב הניסויים בבעלי החיים, ועכשיו ייבדק באזורי המגיפה גם בבני אדם. אחד המכשולים בתרכיב כזה שהוא כנראה יחייב יותר מזריקה אחת, ובתנאי שדה באפריקה – זו בעיה.

חיסונים פוטנציאליים נוספים מתבססים על מוטנטים או על נגיפים מהונדסים של נגיפי האבולה שתאי המאכסן לא משכפלים אותם (כמו הנגיף חסר ה־ VP30 שיוזכר בהמשך), או משכפלים אותם רק בתנאים מיוחדים שאינם קיימים בגוף האדם. יכול להיות שבמקרה של חיסון כזה, אם יאושר, תספיק רק זריקה אחת.

בתחילת ספטמבר השנה אישר ה-FDA להשתמש בחיסון – נגיף אדנו מהונדס שבו שובט הגליקופרוטאין של הזן הזאירי. הניסוי נוסה בהצלחה חלקית על קופים. ועוד לא נוסה על בני אדם. הצורך הדחוף בחיסון גרם ל-FDA להשתמש בחיסון באזורי המגיפה, ויעילותו תבדק בשטח.

בניגוד לנגיפי האבעבועות השחורות, שהוכחדו מהטבע, ונגיפי הפּוליו שנעשים מאמצים להכחידם,  נגיפי האבולה אינם מתאכסנים באדם בלבד, אלא גם במאכסנים אחרים, שאינם מוכרים עדיין. לכן הכחדתם אינה עומדת, כנראה, על הפרק. אנו מחכים לחיסון היעיל והזול, שיקל על התמודדות עם מגפות כאלה בהמשך.


לחקור את הנגיף
פריצת דרך במחקר הנגיף נעשתה על ידי קבוצתו של יושיהירו קוואוקה (Kawaoka) מאוניברסיטת מדיסון בוויסקונסין, בשיתוף עם חוקרים מאוניברסיטת טוקיו. הם מצאו שהגן vp30 , המקודד את החלבון VP30, הכרחי להתרבות הנגיף בתא המאכסן, מכיוון שרק בנוכחות VP30 המערכת התאית של המאכסן מסוגלת לתעתק את שבעת הגנים האחרים. הם החליפו את הגן הזה בשני גנים מדווחים (גן מדווח הוא גן שבאמצעות תוצריו אפשר לאתר את התאים שקלטו אותו): אחד המקנה עמידות לאנטיביוט נאומיצין (Neomycin), וגן המקנה לתאים צבע ירוק זוהר. ללא vp30 הנגיף מאבד את היכולת להתרבות בתאי המטרה שלו, ולמעשה מאבד את תפקודו כנגיף. במקביל הם החדירו את הגן vp30 לתרבית תאים שמקורם בתאי כליה של גונון ירוק. כתוצאה מכך, תאים אלה מייצרים את החלבון הנגיפי החסר. כך נוצר מצב שבו הנגיף המהונדס יכול לקיים מחזור התרבות תקין אך ורק בשורת התאים הזאת, ואילו בכל תא אחר שאליו יגיע - במקרה או בכוונה - לא יוכל לפגוע.

טיפולים נסיוניים במגיפה הנוכחית
שני סוגים של טיפולים נבדקים בשלב זה, וייקח זמן עד שהם יאושרו לשימוש נרחב.

הטיפול הראשון מתבסס על תרומות דם של אנשים שחלו באבולה והבריאו ממנה. בדם שלהם יש נוגדנים נגד הגורמים למחלה ויכולים לנטרל ולהפחית את כמות הנגיפים בדם של מקבל התרומה. הרופא האמריקאי מהמרכז לבקרת מחלות באטלנטה, קנט ברנטלי (Brantly) שנדבק בליבריה בעת טיפול בנפגעי המגפה, קיבל עירוי דם שנתרם על ידי נער בן 14 שבו טיפל ושהחלים מהמחלה.

תרופה נסיונית נוספת, ZMapp, כוללת שלושה נוגדנים חד שבטיים המנטרלים את נגיף האבולה. נוגדנים אלה נוצרו במקור כתוצאה מהזרקת חלבוני המעטפת של נגיף האבולה על ידי עכברים, תאים יוצרי נוגדנים בודדו מהעכברים ואוחו עם תרבית של תאי מיאלומה אנושיים. מההיברידומות שנוצרו, בודדו הגנים המייצרים את הנוגדנים, שהשתנו כך שיוכלו לתפקד כנוגדנים אנושיים, והוחדרו לצמחי טבק. מעלי הטבק מפיקים את הנוגדנים "הצמחיים" (Plantibodies). התרופה לא
נוסתה עד למגיפה הזו בבני אדם. הניסוי המקדים שנעשה בקופים לא מאוד הצליח, ומתוך שבעה קופים שרדו שלושה. התרופה הוזרקה לחמישה אנשים: לננסי רייטבול (Writebol), אחות אמריקנית שנדבקה אף היא בליבריה, ולקנט ברנטלי, לאחר שהוטסו לטיפול באטלנטה, בארצות הברית, לכומר הספרדי מיגואל פאג'ארס (Pajares) שפונה מליבריה לספרד, ולשני רופאים אמריקאיים בליבריה. התרופה אזלה לחברה היצרנית, וייקח זמן עד שייצרו אותה שוב. הכומר הספרדי מת. המטופלים האחרים הבריאו , אך לא ברור אם זה הודות לטיפולים (ולאיזה מהם?).

נושא זה מעלה כמובן שאלות אתיות־כלכליות: אם הטיפולים בסופו של דבר יאושרו לשימוש, האם עלויות הייצור יאפשרו להשתמש בה לכל דורש באפריקה, או שהיא תוגבל, ולמי?

בגלל המגפה המתפשטת, אישר ה־FDA ב־13 באוגוסט שימוש בתרופה אנטי נגיפית חדשה. התרופה, TKM של חברת טקמירה (Tekmira), שהיא רצף של RNA־מעכב (ראו: "להרוג את השליח"), הנצמד ל־RNA-שליח, שעל פיו מיוצרים חלבוני המעטפת של הנגיף והאנזים המסנתז את ה־RNA. בניסויים שנערכו בקופי מקוק רזוס (Macaca mulatta) שהודבקו וחלו באבולה הייתה לתרופה הצלחה מלאה בריפויים. האם התרופה הזו תצליח לסייע בעצירת המגפה?

בסוף ספטמבר 2014  דיווח הרופא מליבריה גובי לוגן (Loganעל שימוש בתרופה Lamivudine, המיועדת במקור לטיפול בנגיף  HIV, ב-15 חולי אבולה. 13 מהם שרדו.  התרופה היא אנלוג מבני של הנוקלאוטיד ציטוזין ובנגיפי HIV היא מעכבת את האנזים המתעתק לאחור reverse transcriptase - היוצר את תעתיק ה-DNA של הנגיף שמשתלב בגנום המאכסן.  יתכן שהתרופה מעכבת גם את רפליקז ה-RNA של נגיף האבולה. האם הוא מצא פתרון (ולו גם חלקי) למחלה?

האם האבולה היא מחלה חדשה?
ב־ 2005 העלה האפידמיולוג המקסיקני רודולפו אקואה־סוטו (Acuoa-Soto) השערה, שלפיה הקדחת המדממת המכונה קוקוליצי (Cocoliztli), שקטלה מיליוני אצטקים במקסיקו במאה ה־ 16, היא דמוית אבולה. אקואה־סוטו הסתמך על ציטוט המיוחס לרופאו של פיליפה השני מלך ספרד: "דם נזל מהאוזניים ובמקרים אחרים אף זרם מהפה". ייתכן שבעזרת שיטת PCR יתאפשר בעתיד לבחון את ההשערה הזאת.

אבולה - הסרט
בשל קטלניותם הרבה, ואולי בגלל המראה המבעית של הדם הפורץ מפתחי הגוף, נגיפי הפילו מעוררים אימה, אך גם מעניקים השראה אמנותית. ריצ'רד פרסטון (Preston) כתב את ספרו "האזור החם" (" The Hot Zone ") על אירועי ההדבקה בנגיפי המרבורג והאבולה (הספר ראה אור בעברית בהוצאת מטר).

נגיפי האבולה שימשו השראה גם לסרט הקולנוע "התפרצות" (״Outbreak״). הנגיף הדמיוני בסרט, שנקרא Motaba, דומה בתכונותיו לנגיף האבולה, וממחיש את האפשרות להשתמש בו בלוחמה ביולוגית.



להרחבה:
עדכון על מצב המחלה באתר ארגון הבריאות העולמי
"המגפה שיכלה להיעצר", "גליליאו" 189
"נגיפי יום הדין - אבולה ומרבורג", "גליליאו" 112: bit.ly/1uLxSSb
"להרוג את השליח", צחי ארזי ידידיה גפני: bit.ly/1te4Ojc

פורסם ב"גליליאו"גליון 192, ספטמבר 2014. עודכן 

השעון הביולוגי שלנו משפיע על השעון של חיידקי המעיים שלנו.

$
0
0

גם לחיידקי מעיים יש שעון ביולוגי, שהפרתו גורמת לבעיות מטבוליות של המאכסן

למועד זריחת השמש ושקיעתה - למחזוריות של האור והחושך , יש השפעה מאד חשובה על הביולוגיה של כל היצורים החיים. כל סטייה ממחזוריות טבעית זו גורמת לשינויים ביולוגיים בעלי משמעות שלרוב מקשים על חיינו. אנשים שהשעון הביולוגי שלהם מוסט לזמן ממושך, רגישים יותר למחלות מסויימות, כסרטן, סכרת, מחלות לב ואכילת יתר. מהם המנגנונים שעומדים מאחורי תופעה זו? מחקר חדש סבור שנמצאו המתווכים – החיידקים הסימביוטיים שלנו.

העובדה שגם לחיידקים יש שעון ביולוגי אינה חדשה, אך התופעה היתה מוכרת בחיידקים החיים "בחוץ"ומושפעים ישירות ממחזוריות זריחה ושקיעת השמש, כחיידקים כחוליים החיים במרחבי האוקיינוסים וגם על היבשה. אך כשמדובר על חיידקי מעיים, החיים בחשיכה מתמדת, המחשבה הראשונית היתה, שאין להם שעון ביולוגי, מחשבה שהופרכה במחקר המתואר בהמשך.

במחקר שביצעו ערן אלינב (Elinav) ועמיתיו, ממכון וייצמן, בעכברים, וגם במתנדבים אנושיים, גילו החוקרים שגם לחיידקים הסימביוטיים יש שעון ביולוגי, וכששלנו משתבש, גם השעון החיידקי משתבש – ולזה יש השלכות. להזכירכם, החיידקים הסימביוטיים שלנו מעורבים בתהליכים רבים בגוף המאכסן - למשל, בתפקוד מערכות החיסון והעיכול.

החוקרים בדקו את הרכב ופעילותם הגנים של החיידקים בגללים של עכברים בריאים שגדלו בתנאי הארה והחשכה נורמליים, כל 6 שעות במחזור של 24 שעות. הם מצאו שכ-40 אחוזים מהחיידקים משותפים לכל העכברים, ואילו 60 האחוזים האחרים משתנים ביו הפרטים. בתקופה הפעילה (עכברים פעילים בחשיכה) היתה פעילות נמרצת של גנים הקשורים בפרוק המזון, תיקון החומר הגנטי, וגידול מסיבי. ואילו בשעות ההארה פעילויות אלה ירדו משמעותית ונצפתה פעילות של גנים הקשורים ל"תחזוקה"– סילוק רעלים, תחושת סביבה, ובניית שוטונים. החוקרים משערים שהשעון "מוכתב"לחיידקים בהתאם להרגלי האכילה של העכברים. כששיבשו לעכברים את זמני האכילה, וספקו להם אוכל רק ביום, השתנה הרכב החיידקים ופעילותם יחסית למצב הנורמלי. לאחר זמן פיתחו עכברים אלה עודף משקל והפרעות מטבוליות דומות לסוכרת.

במקביל נבדקה קבוצה של עכברים שהשעון הביולוגי שלהם היה משובש כתוצאה ממוטציה. בעכברים אלה הרגלי האכילה שונים מהעכברים הבריאים ומתבטאים בצריכת מזון לא סדירה לאורך כל שעות היממה. הרכב החיידקים והפעילות של הגנים היה שונה משמעותי מקבוצת הביקורת. שונות זו מעידה על כך שבדרך כלשהי השיבוש של השעון הביולוגי עובר גם לחיידקים. השינוי בהרכב החיידקים (המכונה dysbiosis), גרם בהם לתופעות של אי סבילות לגלוקוז ואכילת יתר.

השתלת חיידקי מעיים של עכברים הפגועים בשעון במעיים של עכברים בריאים גרמה לשינוי בהתנהגות החיידקית ומעבר שלהם להתנהגות התקינה. השתלה בעכברים חסרי חיידקים גרמה לשמירה על המצב הלא תקין והתופעות של אי הסבילות לגלוקוז ואכילת היתר הופיעו גם בהם.

מחקר מקביל במספר מצומצם של מתנדבים אנושיים הביא לתוצאות דומות. אנשים שלא ישנים בלילה נוטים לאכול יותר, והשעון הביולוגי שלהם ושל חיידקיהם משתבש.

תרשים של מסקנות המחקר - מהמאמר המקורי

מחקר זה מבסס את הקשר המטבולי ההדוק בין המאכסן לסימביונטים שלו ולפעילותם המשותפת כ"יצור על". אך כנראה שיש גם גורמים נוספים שמעורבים, כהורמונים.

תקציר המאמר המקורי



הנגיפים שחזרו מן הכפור - מגללים של אייל הצפון

$
0
0

שני נגיפים לא מוכרים למדע, שהיו לכודים 700 שנה בקרח, בודדו מגללים קפואים של אייל הצפון (Caribou)

גילוי יצורים מן העבר עוזר לנו להכיר ולסתום חורים במידע על התפתחת היצורים השונים על פני כדור הארץ. בהתחלה זה היה בעזרת מאובנים, אח"כ אותרו יצורים קפואים. בזמן האחרון נרתמה הגנטיקה לתמונה ומאפשרת לנו לשחזר יצורים שאינם קיימים היום באמצעות שאריות של חומר גנטי שהשאירו אחריהם. 

נגיפים, אותם ישויות ביולוגיות מעניינות וחשובות (שיש ויכוח מתמשך ולא פתיר על היותן חי או דומם), לא ניתנים לאיתור כמאובנים. בכתבות קודמות סיפרנו כיצד ניתן לשחזר נגיפים קדומים שהדביקו בני אדם על סמך שרידי הרצפים שלהם ששרדו בגנום האנושי, או על ידי הפשרת גושי קרח עתיקים והכנסת אמבות למבחנות המכילות את המים המופשרים (ראו להרחבה). 

קבוצת המחקר מאוניברסיטת קליפורניה, שבסן-פרנציסקו, בראשותו של אריק דלווארט (Delwart) שחזרה שני נגיפים, אחד של צמחים ואחר של חרקים, מתוך גללים קפואים של איילי צפון, הנגיף הצמחי משוחזר הדביק ושוכפל בצמחים במעבדה: 

אייל הצפון
צילום: Dean Biggins, U.S. Fish and Wildlife Service
איילי הצפון נוהגים, כבר אלפי שנים, להתקבץ במקומות מסויימים בצפון קנדה (ובמקומות אחרים) לאכילה, ובעקבותיה גם הפרשת גללים. במקומות מסויימים הצטברו שכבות של קרח המכילות גללים שהצטברו במהלך של כ-4000 שנה. דלווארט ועמיתיו קדחו דרך הקרח ודגמו את הגללים מהזמנים השונים. הדגימות הועברו דרך פילטרים מתאימים (שמאפשרים מעבר רק של נגיפים ומולקולות קטנות) לתסנינים הוספו אנזימים מפרקי חומצות גרעין שיסלקו את שרידי החומר תורשתי  של חיידקים וצמחים, ואף יצורים אחרים. (החומר התורשתי של הנגיפים מוגן מפירוק על-ידי הקופסיות החלבוניות). כך אותרו שני נגיפים שהיו קפואים בקרח, בתוך הגללים הקפואים, בדגימה מלפני 700 שנה. 

גללים של אייל הצפון בדגימת קרח
צילום: Brian Moorman

הנגיף הראשון, שהכיל DNA כחומר תורשתי, כונה aCFV (ר"ת של Ancient caribou feces associated virus). השוואת רצף הנוקלאוטידים שלו עם מאגרי המידע המתאימים גלתה קרבה גנטית לנגיפי צמחים מקבוצת ה- geminiviruses. והחוקרים הצליחו להדביק הלשכפל אותו בצמחי Nicotiana benthamiana (קרוב של הטבק, במקור מאוסטרליה). 

הנגיף השני, שהכיל RNA כחומר תורשתי, כונה aNCV (ר"ת של Ancient Northwest Territories cripavirus), ועל פי הרצף שלו זוהה כנגיף של חרקים. מניחים שהמאכסן המקורי שלו היה חרק שניזון מהגללים. 

עם התחממות כדור הארץ וההפשרה הצפויה של אזורי קרח גדולים, יחזרו לסביבה נגיפים שונים שכבר שנים לא פעילים. האם יהיו גם כאלה שיגרמו למגיפות? ימים יגידו. 


לקריאה נוספת

תקציר המאמר המקורי



נגיפי הענק שחזרו מהכפור - "גליליאו" 188, 2014.


חיידקים קושרי חנקן

$
0
0

כל הצמחים ובעלי החיים המוכרים לנו זקוקים לתרכובות חנקן מהסביבה. אך רק מיני חיידקים וארכאונים מעטים יכולים לבצע קשירת חנקן

פקעיות שורש
ציור מהמאה ה-17 - מרצ'לו מלפיגי 
היסוד חנקן (N) מהווה מרכיב חשוב בחומצות הגרעין (RNA, DNA), ובחלבונים של כל היצורים החיים. הצורה הנפוצה ביותר של החנקן היא במצבו הגזי, המולקולרי (N2), המהווה 78 אחוזים מהרכב האטמוספרה של כדור הארץ. כל הצמחים ובעלי חיים המוכּרים לנו, כולל רוב המיקרואורגניזמים, אינם יכולים לנצל חנקן מולקולרי לבניית תרכובות אורגניות, והם זקוקים לתרכובות חנקן מהסביבה, כמו אמוניה (NH3) או ניטרט (NO3-). אך כמותן של תרכובות אלה מוגבלת, וריכוזן מהווה גורם מגביל.



     
אמוניה - תוצר הקשירה (מקור)                                      חנקן מולקולרי (מקור)

רק מיני אורגניזמים מעטים – רובם חיידקים ומיעוטם ארכאונים - יכולים לבצע קשירת חנקן (Nitrogen fixation) ובכך להשתמש בחנקן המולקולרי כמקור לחנקן.

בין שני האטומים של החנקן המולקולרי יש שלושה קשרים (N≡N) המקנים לו יציבות גבוהה, ויש צורך בהשקעה רבה של אנרגיה כימית, כדי לפרק אותם. המערכת האנזימית הקושרת את החנקן נקראת ניטרוגנז (Nitrogenase), והיא כוללת שני אנזימים, דיניטרוגנז (Dinitrogenase) ודיניטרוגנז רדוקטז (Dinitrogenase reductase). שני גורמים מעכבים את המערכת – אמוניה (התוצר של הקשירה) וחמצן מולקולרי (O2) - המפריע לפעילות של האנזים דיניטרוגנז רדוקטז. עיכוב המערכת על-ידי החמצן יוצר את הפרדוקס של קשירת חנקן, כי נוכחות חמצן מולקולרי מאפשרת ליצורים האווירניים להפיק בעזרתו את האנרגיה הרבה הנדרשת לקשירת חנקן. בהמשך נגלה כיצד קושרי החנקן האווירניים מתמודדים עם פרדוקס זה.

את קושרי החנקן אפשר לחלק לשתי קבוצות: עצמאיים וסימביונטיים: עם קושרי החנקן העצמאיים נמנים חיידקים אווירניים רבים, וביניהם רבים מהחיידקים הכחוליים. עם קושרי החנקן האל-אווירניים נמנים גם חיידקים  וגם ארכאונים;

החיידקים הכחוליים - קושרי החנקן שאינם מוגבלים באנרגיה:

כל החיידקים הכחוליים פולטים חמצן – כי הם מבצעים פוטוסינתזה חמצנית. מרביתם קושרים חנקן. חלקם קושרים את החנקן בלילה – כשלא מתרחשת הפוטוסינתזה, והחמצן שחודר לתאיהם מבחוץ נצרך בנשימה האווירנית. אך אחרים, כמו החיידקים מהסוגים Anabaena ו-Nostoc קושרים חנקן גם ביום. חיידקים אלה הם קוריים (גדלים בשרשרת) ומתקיימת בהם "חלוקת עבודה": רוב החיידקים שבשרשרת הם "רגילים", ומקיימים פוטוסינתזה חמצנית, ואילו מעוטם (אחד מכל כ-10 תאים), מתמיינים להטרוציסטים (heterocysts) קושרי חנקן.  הדבר שמייחד את ההטרוציסטים הוא המעטפת עבה יותר שאינה מאפשרת לחמצן לחדור דרכה, וכן העובדה שאחת ממערכות האור שלהם מושבתת (בפוטוסינתה חמצנית פועלות ביחד שתי מערכות אור), ולכן הפוטוסינתזה שהם מבצעים לצורך הפקת אנרגיה אינה פולטת חמצן, ואינה מפריעה לקשירת החנקן. ההטרוציסטים מתמיינים רק כשאין לחיידק מקור חנקן חיצוני זולת חנקן אטמוספירי.

במקרים מסויימים מהווים החיידקים הכחוליים סימביונטים קושרי חנקן. המקרה הבולט ביותר הם חיידקי  Anabaena azollae המתאכסנים בחללים מיוחדים בשרכי המים הזעירים מהסוג אזולה (Azolla), הגדלים כמרבדים על פני השטח של אגמים, ביצות, ונהרות איטיים. בתוך חלל כזה, ממוקמים בין 2000 ל-5000 תאי חיידקים, לפעמים בני זנים שונים. בתנאים טובים, מכפילים תאי השרכים את כמותם בפחות מיומיים. אחת מצורות ההתרבות של השרך היא קיטוע של גוף השרך. בכל מקטע נמצאים גם החיידקים הסימביוטיים. אפשר להרחיק מהשרכים את החיידקים, אך אי אפשר להעביר חיידקים לשרך אחר. חשוב לציין שאי אפשר לגדל את החיידקים ללא השרך.

מרבד של שרכי אזולה בנהר Canning, מערב אוסטרליה
צילום:  Gnangarra, wikimedia commons





הסימביוזה הזו, בין החיידקים והשרכים, מספקת אמוניה לגידולים חקלאיים, בעיקר לאורז, בשדות הנרחבים שבהודו ובמזרח אסיה (שבשלבים המוקדמים של התפתחות שתיליהם הם מכוסים, כידוע, מים, ומהווים בעצם ביצות מלאכותיות). גידול מואץ של השרך והחיידקים הסימביוטיים הכרחי להמשך התפתחות האורז: כשיורדים פני המים נובלים השרכים, ועמם מתים גם מרבית החיידקים שבתוכם ונרקבים בהמוניהם על פני השדה הבוצי (הרקבון הוא תוצר פירוק על-ידי חיידקים אחרים). כתוצאה מכך, תוצרי הפירוק של השרך, ובכללם האמוניה ותוצריה החלבוניים והאחרים שסופקו על-ידי החיידקים, וכן שיירי החיידקים עצמם - הם עיקר הדשן החנקני החיוני לצמיחת האורז.

עידן השליטה הארקטית של שרכי ה-Azolla 
מאובנים של שרכי Azolla , המתוארכים כ-55 מיליון שנה לפני זמננו, נמצאו במעמקי הים הצפוני, קרוב לקוטב הצפוני - שבו כיום לא נמצא השרך כלל. הממצאים מעידים שמרבדי השרך כיסו את האזור במשך כ-800,000 שנה.
בתקופה זו לא היה כלל קרח בקוטב הצפוני (וגם לא בדרומי), כתוצאה מעליית ריכוז הפחמן הדו-חמצני (שהוא גז-חממה חשוב) באטמוספירה לכ-2500 חלקיקים למיליון, ולעליית טמפרטורה משמעותית על פני כדור הארץ, וכמובן גם בקטבים. בקטבים היו יערות שהיום היינו מכנים אותם "טרופיים". מאז רק ירדה הטמפרטורה.
החשודים העיקריים בהורדת כמות הפחמן הדו החמצני באטמוספירה, ולירידת הטמפרטורה מאז, הם השרכים, ביחד עם החיידקים הסימביוטים שלהם...

קושרי החנקן עבור הצמחים
הצמחים, כאורגניזמים היצרניים, זקוקים לתרכובות חנקן לקיומם. את החנקן מספקים להם חיידקים. יש חיידקים קושרי חנקן החיים בסביבת השורשים (המכונה ריזוספרה), וקושרים את החנקן גם להם וגם לצמחים "שמעליהם". המוכּרים ביותר (בהקשר אחר...) מביניהם הם חיידקי Klebsiella pneumoniae, חיידקי המעיים מחטיבת הפרוטאובקטריה, הגורמים למחלות משניות בבתי חולים.

משורשי דגניים שונים, כולל קנה הסוכר, בודדו חיידקים נוספים קושרי חנקן. חיידקים אלה "מתנחלים"בתוך חללים בין-תאיים של איברי צמח שונים ושם הוא קושרים חנקן. חיידקים אחרים יוצרים יחסי סימביוזה מורכבים ומעניינים עם מאכסניהם. קשירת החנקן בסימביוזה עם צמחים יבשתיים מתרחשת בשורשים, ולעתים מערבת "גופיפי אכסון"מיוחדים לחיידקים בשורשים, המכונים "פקָעִיות שורש" (root nodules), תופעה זו מוכרת במינים רבים ממשפחת הקטניות, אך גם במינים של צמחים מסדרות אחרות.

פקעיות שורש של קטנית ובהן חיידקי Rhizobium 
צילום - Terraprima, ויקיפדיה
הקטניות (Legums), הכוללות צמחי חקלאות חשובים כסויה, פול, תלתן, אספסת, אפון, שעועית, חימצה (חומוס) ודומיהם – מקיימות סימביוזה שורשית עם מינים רבים של חיידקים המכונים בשם הכול" Rhizobia, על-שם הסוג הראשון שנחקר, Rhizobium (מהמילה rhizo  – שורש ביוונית , ומכאן שם החיידק: חי בשורש). רובם מהפרוטאובקטריה.

חיידקי ה-Rhizobia העצמאיים אינם קושרים חנקן כלל. במעבדה הם קושרים חנקן רק כשכמות החמצן נמוכה משמעותית (תנאים מיקרואירופיליים). לרוב יימצאו בגרם קרקע כעשרה מהם. אבל כאשר הם נמצאים בקרבת מין מתאים של קטנית, מתפתחים ביניהם יחסי גומלין סבוכים, שמאפשרים לקטנית לשגשג במקומות ובתנאים שצמחים אחרים היו מתקשים לגדול.

כיצד מתפתחת הסימביוזה? חומרים כימוטקטיים (מושכים) שמפריש הצמח לקרקע מזרזים את תנועת החיידקים אל השורש ואת התרבותם. בקרבת השורש עולה ריכוזם במהירות (לכ-10 מיליוני חיידקים בגרם קרקע). החיידקים מגיעים אל יונקות השורש, נצמדים אליהן ומפרישים חומר כימי (המכונה גורם הסתעפות, NOD) הגורם להסתעפויות ולהסתלסלות של חלק מהן. היונקות בתגובה מפרישות חומרי מזון וריר, והחיידקים חודרים בהמוניהם ומתרבים בהן, והיונקות הופכות ל"חוטי הדבקה". בקצוות של החוטים נוצרות שלפוחיות גדושות חיידקים, שבסופו של תהליך הופכות לפקעיות, המזכירות בצורתם עפצים או גידולים "סרטניים", שצבעם אדמדם חום. הביולוג הנודע מרצ'לו מלפיגי (Malpighi). צייר את פקעיות השורש כבר במאה ה-17.

בתוך הפקעיות חל שינוי גם בחיידקים, והם גדלים, מתנפחים ומתמיינים לבקטרואידים (bacteroids). ההתמיינות אינה הפיכה, והבקטרואידים מאבדים את יכולת החלוקה שלהם. שתי תרכובות מיוחדות - בתוך הבקטרואיד ומחוצה לו, קושרות אליהן חמצן, ובכך מרחיקות אותו מהניטרוגנז ומאפשרות את קשירת החנקן: האחת, בתוך הבקטרואיד, היא החלבון ציטוכרום אוקסידז, והשנייה בציטופלזמה של התאים המאכסנים את הבקטרואידים, לֶגהמוגלובין (leghemoglobin – המוגלובין של קטניות), והיא המקנה את הצבע האדום לפקעיות. הלֶגהמוגלובין היא תרכובת מעניינת: את החלבון גלובין תורם הצמח, ואילו הבקטרואיד תורם את התרכובת קושרת החמצן Heme. קשירת החנקן בפקעיות נמשכת עד שהצמח משלים את מחזור חייו הטבעי (או עד שהוא נקצר בידי החקלאי). אז מתים גם הבקטרואידים, ועם התפרקותם, עם שיירי המאכסן, הם מעשירים את הקרקע בחנקן. עתה מתחילה שוב הסימביוזה, בנבטים חדשים של קטניות  עם צאצאי ההחיידקים החופשיים שנותרו באדמה, מסביב לצמחים. חיידקי ה-Rhizobia שבשורשי הקטניות מעשירים את הקרקע ב-50 ק"ג חנקן לדונם בשנה. ולכן הם חשובים מאד לחקלאים וחוסכים להם דישון מלאכותי בתרכובות חנקן.

ביערות הטרופיים, ובצמחי מים, מתרחשת קשירת החנקן בתהליך דומה, אבל בגבעולים, לא בשורשים.

החיידקים הקוריים Frankia, מחטיבת האקטינובקטריה, יוצרים פקעיות שורש, על שורשים של צמחים ממשפחות שונות. בניגוד לחידקים הקושרים חנקן בקטניות, חיידקי Frankia אינם מתמיינים לבקטרואידים.

החדרה של חיידקים קושרי חנקן לתאי צמחים - במקום דישון מלאכותי
קבוצת המחקר של אדווארד קוקינג (Cocking), מאוניברסיטת נוטיגהם, מנסה להחדיר את חיידקי Gluconacetobacter diazotrophicus לתאי שורש של צמחי חקלאות רבים, ובכך להימנע מהצורך בדישון, ומהזיהום הסביבתי המתלוה אליו. החיידקים, שכונו על ידם N-fix אמורים להיות מופצים כציפוי לזרעי הצמחים וברגע שהאחרונים יתחילו לנבוט בשדה, יחדרו לתאי השורש צאצאי החיידקים ויספקו לצמחים הגדלים את האמוניה הדרושה לגידולם.

בהודעה לעיתונות שפרסמו ביולי 2013, טענו החוקרים שבמהלך עשר השנים שקדמו להודעתם נבדקו החיידקים בתנאי מעבדה, ובמרבית הגידולים שנבדקו, נוצרו יחסי הסימביוזה בין החיידקים לצמחים, והצמחים גדלו ללא דישון מלאכותי. החיידקים הועברו לחברת Azotic Technologies לנסיונות שדה ויישום מסחרי. החברה הודיעה שהמוצר יהיה זמין לחקלאים בעוד כשנתיים או שלוש.

קשירת חנקן ביצורים ימיים
הסביבה האוקיינית היא סביבה דלת חנקן. המגוון הרב של האצות הצורניות הוא מרכיב חשוב ונפוץ של הפיטופלנקטון, שהוא הבסיס לשרשרת המזון האוקיינית. את החנקן החסר להן הן מקבלות מחיידקים כחוליים המתאכלסים בתוך תאיהן, החיידקים מועברים בהעברה אופקית לדורות הבאים.

גם שוניות האלמוגים מהוות סביבה דלה בחנקן, והאלמוגים המרכיבים אותן מאכלסים שני סוגי סימביונטים לפחות. אצות חד תאיות (zooxanthellae) וחיידקים קושרי חנקן, הן מקבוצת הכחוליים והן מהפרוטאובקטריה. האצות החד-תאיות מספקות גליצרול כמקור לפחמן ולאנרגיה גם לאלמוג, וגם לקושרי החנקן (אם לא מדובר בחיידקים הכחוליים, הקושרים פחמן דו חמצני מהאוויר).

גם ב"חללי העיכול"של בעלי חיים מהספוגיים נמצאים חיידקים – כחוליים ופרוטאובקטריה - הקושרים חנקן. החיידקים הכחוליים מספקים למאכסן גם מקורות פחמן ואנרגיה. גם קיפודי ים, כוכבי ים וכנראה שגם יצורים נוספים מקווצי העור מסתמכים על חיידקים סימביונטיים בחללי העיכול שלהם, לרוב חיידקים כחוליים, כמקור לחנקן זמין.

קשירת חנקן ביצורים יבשתיים
הטרמיטים חיים בתוך גזעי עצים יבשים וניזונים רק מהם, וזו תזונה דלת חנקן בעליל. מסתבר שהם מצליחים להסתדר עם מעט חנקן גזי המגיע למעיהם, ושם הוא נקשר על ידי חיידקים סימביונטיים קושרי חנקן. אך כמות החנקן שקושרים החיידקים מספקת רק כ-60% מהחנקן הדרוש לטרמיטים. כפתרון משלים ממחזרים הטרמיטים ביעילות את תוצריהם המטבולייים הכוללים חנקן - חומצת שתן למשל, שביצורים אחרים היו מופרשים החוצה.

קושרי חנקן בגן הפטריות של הנמלים הגננות
מינים רבים של נמלים גננות (ראו להרחבה) מגדלים זה כ-50 מיליון שנה פטריות ממינים שונים בקניהם. הנמלים מסלקות (בעזרת חיידקים סימביוטיים מפרישי אנטיביוטיקה) את כל מתחרי הפטרייה ומספקים לה את מזונה - עלי צמחים, הרעילים לאוכלי העשב האחרים שביער. הפטרייה גדלה בתוך הקן, והנמלים עצמן ניזונות מחלקי הפטרייה ומהפרשות סוכריות שלה. כשמשווים את תכולת החנקן של העלווה המוכנסת לקינים, שכבכל עלווה ירוקה היא בעלת תכולת החנקן נמוכה מאד, לביומסה המצטברת של הפטריות והנמלים, מוצאים פער גדול בתכולת החנקן, שיכול להיות מוסבר רק על-ידי קשירת חנקן מהאוויר בתוך המושבה. ואכן, מתברר שבקיני הנמלים נמצאים חיידקי Klebsiella variicolaו- Pantoea agglomeransהמשמשים כספקי החנקן. מכאן, שגם החיידקים קושרי החנקן, החיים בין הפטריות, מהווים חלק מהמערכת הסימביוטית המורכבת של הנמלים הגננות.

מדוע לא אוזל החנקן מהאטמוספרה?
חנקן הוא חומר חיוני לחיים, והיחידים שיכולים להעבירו ממצבו הנפוץ, חנקן אטמוספרי, לתרכובות זמינות, הם החיידקים והארכאונים קושרי החנקן.
חיידקים אלה קושרים את החנקן מהאטמוספרה כבר למעלה מ-3 מיליארד שנים ואנחנו לא רואים ירידה בריכוזי החנקן. הסיבה לכך היא שיש גם חיידקים אחרים, שעושים את הפעולה ההפוכה - ממחזרים חנקן קשור לחנקן אטמוספרי.

פורסם במקור ב"גליליאו"גליון 194, נובמבר 2014, עודכן. 

על מחלת ה-Ebola והקשרה למחלה התורשתית הנדירה Niemann-Pick

$
0
0

כשנגיף מגיע לפונדקאי שלו, זו רק התחלת הדרך מבחינתו. עליו להצמד לתא המטרה שלו, או אם נדייק יותר - צמדן חלבוני של הנגיף נקשר לקולטן חלבוני בממברנה של התא, כדי שהתא "ישאב"אותו פנימה ויתאפשר להתחיל את התהליך של שכפול הנגיף (שבמקרים רבים, אך לא תמיד, מוביל גם למות התא המאכסן).

נגיף האבולה נמצא עכשיו בכותרות, עקב מגיפה מתמשכת במערבה של אפריקה, שהפילה כבר כ-10,000 חולים שכ-5000 מתוכם מתו (ראו לקריאה נוספת). בשנת 2011 התגלה, שלאחר חדירת נגיף האבולה לגוף המאכסן, הצמדן החלבוני של הנגיף (המכונה GP), נקשר לחלבון ממברני (המכונה NPC1 - את ההסבר לשם ראו בהמשך), תפקידו המקורי של NPC1 הוא כנשא (טרנספורטר) של כולסטרול. נגיף האבולה הקשור ל-NPC1 חודר לתוך התא המטרה בשלפוחית המכונה אנדוזום, ובתוך התא גורם הצמדן GP לאיחוי של שתי הממברנות - של הנגיף ושל האנדוזום. מספר קבוצות מחקר בעולם מחפשות תרופות שתחסומנה את הגישה בין הצמדן לקולטן ותאפשרנה לעצור את התפתחות המחלה.

תרשים של כניסת נגיף האבולה לתא המטרה
המקור

מה יקרה במאכסן (אדם או עכבר) שאין לו את אותם קולטנים. היינו מצפים שמאכסן זה יהיה עמיד בפני הדבקה בנגיף. מסתבר שמאכסנים כאלה אכן קיימים, מדובר בחולי המחלה התורשתית הנדירה (1מתוך 150,000 איש, מחציתם ילדים מתחת לגיל 10), ניימן פיק (Niemann Pick) מסוג C1, שהחלבון הממברני הזה חסר בהם (ומכאן שמו). במחלות ניימן-פיק מסוג C משתבש המטבוליזם של הכולסטרול והוא מצטבר בכבד בטחול (וגורם להם להיות מוגדלים) ובמוח. ההצטברות במוח גורמת לנזקים קוגניטיביים שהולכים ומחמירים לעתים ההתדרדרות מובילה למוות. המחלה רצסיבית, ומתרחשת בתדירות של 25 אחוזים כאשר שני ההורים נשאים של המחלה (הטרוזיגוטים נושאים גן אחד תקין של NPC1 וגן אחד פגום).  אין תרופה למחלה.

קבוצת חוקרים בינלאומית, שחוקרת את הקשר בין שתי המחלות בעכברים כחיות מודל ובבני אדם, גילתה, כצפוי, שעכברים הומוזיגוטים לגן הפגום (חסרי שני העותקים התקינים של NPC1) כלל לא נדבקים באבולה. בעוד שעכברים הומוזיגוטים לגן התקין (בריאים), נדבקו באבולה ולא שרדו את המחלה. עכברים הטרוזיגוטים - אלה שמכילים עותק אחד תקין של NPC1  בגנום שלהם - חולים באבולה, אך הם עמידים יותר בפני המחלה. ומרביתם ישרדו ויחלימו ממנה.

ממה נובע שעור ההחלמה הגבוה הזה? לחוקרים אין תשובה עדיין והם מקווים שלכשימצאו, זה יוביל אותם למציאת תרופה לאבולה. במחקרם בבני אדם, החוקרים נעזרים בתרביות תאים, כשתאי המקור נלקחים מילדים החולים במחלת ניימן פיק, ומהוריהם (הנשאים).

המאמר המקורי ב-Nature

התפרצות האבולה (Ebola) במערב אפריקה - עוד לא רואים את הסוף...

אבולה (Ebola) בגיניאה - המגיפה שאפשר היה לעוצרה


האם עטלפי חרקים הם המקור של מגיפת האבולה?

$
0
0

מגיפת האבולה שהחלה בסוף 2013 בגינאה שבמערב אפריקה, חלפה מתחת למכ"ם של אנשי המקצוע עד ה-23 מרץ 2014 (ראו: אבולה בגיניאה - המגיפה שאפשר היה לעוצרה), וגבתה עד 28.12.14 7,879 קורבנות, מתוך 20,129 חולים (39 אחוזי תמותה מדווחים). עדיין לא רואים את סוף המגיפה. עם זאת, מנסים להגיע לתובנות על אופן התפרצותה של המגיפה – כיצד חלה אותו ילד בן שנתיים שמהווה את מקרה האינדקס של המגיפה.

בדצמבר 2013, בכפר מלנדו (Meliandou) שבשולי הג'ונגל בגינאה המערבית, חלה ילד בן שנתיים בקדחת מדממת, שממנה לא התאושש. אמו, אחותו וסבתו נדבקו ממנו וחלו אף הם, והחלה שרשרת ההדבקה השקטה שאת תוצאותיה הקטלניות תיארתי קודם.

הכפר מלנדו - בגיניאה - כאן התחילה המגיפה
המקור 

באפריל 2014 – כחמישה חודשים אחר כך – הגיע לכפר מלנדו פביאן לינדרץ (Leendertz) בראש קבוצה של חוקרים מהמכון על שם רוברט קוך בברלין, גרמניה, ובה וירולוגים (חוקרי נגיפים), זואולוגים, אנתרופולוגים ווטרינרים. החוקרים שהו שם ארבעה שבועות בניסיון לאתר מקור אפשרי להדבקה, ומסקנותיהם התפרסמו בסוף דצמבר בספרות הרפואית. עם זאת חשוב לסייג ולכתוב שאף שיש סבירות גבוהה שהם צודקים, הם לא הוכיחו את השערתם.

השערת המחקר, המלווה את המחקר על המחלה החל מ-1976 – אז התפרצה המחלה לראשונה ליד הנהר אבולה שבזאיר (היום קונגו) – היא שמדובר במחלה זואונוטית, שמקורה בבעלי חיים ומהם היא מועברת לאדם. איזה בעל חיים יכול להיות נשא של גורמי המחלה? מחקרים קודמים הראו שאפשר להדביק עטלפים בנגיפי אבולה בתנאי מעבדה, אך לא נמצאו בטבע עטלפים שנושאים את הנגיף.

האנתרופולוגים בדקו את הרגלי האכילה של תושבי הכפר, הם בדקו את נגישותם לבשר ציד ולעטלפים. הזואולוגים בדקו אילו חיות בר יש בסביבה והווטרינרים והווירולוגים בדקו דגימות שנלקחו מבעלי החיים השונים. במגיפות קודמות של אבולה, קופי אדם, כמו שימפנזות וגורילות, היו המתווכים ונפגעו אף הם מהמגיפה, אך כאן, במלנדו, אין כאלה בסביבה הקרובה. גם העובדה שילדים ונשים היו הקורבנות הראשונים, ולא גברים ציידים, שללה את האפשרות הזו.

החוקרים התמקדו באפשרות שציד עטלפים, בעיקר עטלפי פירות, ואכילתם, מהווה את המקור למחלה. להפתעתם הם גילו שילדים רבים בכפר צדים עטלפי חרקים, משחקים בהם, ואף צולים ואוכלים.

העץ החלול, בו קיננו העטלפים
המקור

החוקרים איתרו, בעזרת התושבים, גזע עץ ענק וחלול ששימש בעבר, עד שנשרף חודש קודם, גם לקינון של עטלפי חרקים וגם כמקום משחק של הילדים, ובהם גם הילד שחלה ראשון. המשחק העיקרי של הילדים היה לכידה ומשחק עם העטלפים. בדיקות גנטיות של שאריות ביולוגיות הראו שחיה שם אוכלוסיה של עטלפי חרקים "משוחררי זנב" (Mops condylurus).

מסקנתם של החוקרים – החשיפה לעטלפים שחיו בעץ היא המקור של הנגיף שהחל את המגיפה. מסקנה שתואמת את הנסיבות, אך לא מוכחת.

נגיף אבולה במיקרוסקופ אלקטרונים
CDC/Frederick A. Murphy

לקריאה נוספת:

המאמר שפורסם ב- EMBO Molecular Medicine

התפרצות האבולה במערב אפריקה - "גליליאו" 192, ספטמבר 2014.


אבולה בגיניאה - המגיפה שאפשר היה לעוצרה - "גליליאו" 189, יוני 2014.


על חיידקי Brucella ו-Brucellosis

$
0
0

על הקשר בין (אי) פסטור חלב לקדחת מלטה בבני אדם

באמצע 2014 איתרו אנשי הלשכה הווטרינרית של חדרה עדר עזים נגוע בחיידקי Brucella ביער חורשים שבמרכז הארץ. בעלי העדר השתמשו בחלב העזים שלא פוסטר, לייצור גבינות ומוצרי חלב אחרים שנמכרו לתושבי הסביבה – שלא ברור אם ידעו שהחלב לא פוסטר. העדר, שהובא לאזור כמה חודשים קודם לכן מהנגב, הושמד, ותושבי האזור הוזהרו שעליהם לדווח לרופא המטפל על מחלת חום  ממושכת. במקביל, אותר עדר נוסף בכפר ירכא. עדר זה, על-פי הדיווחים בתקשורת, הוברח מסוריה וחלקים ממנו הועברו גם לישובים נוספים בצפון. גם כאן הוזהרו תושבי האזור מצריכת מוצרי חלב לא מפוסטרים. שני מקרים אלה הם רק חלק מהמקרים שתרמו לעלייה הרבה בתחלואה השנתית של בני אדם ב"קדחת מלטה", יחסית לשנים הקודמות.

מקור האיור והנתונים: משרד הבריאות

Brucellosis – מחלות מבעלי חיים לבני אדם

Brucellosis - שם כולל לקבוצת מחלות זואונוטיות (המועברות מבעלי חיים לבני אדם) הנגרמות עלידי חיידקי Brucella. הביטויים העיקריים של המחלה בבעלי החיים הן דלקת אשכים בזכרים, והפלות של הוולדות בנקבות. לכן מכונה המחלה בבעלי חיים כ"הפלה מדבקת". אם לא מתייחסים לשיעור הגבוה של ההפלות בעדר, כמעט שאי אפשר להבחין בסימני המחלה, ולכן יש עדרים רבים שבהם המחלה קיימת ולא מאובחנת.

חזירה נגועה שהפילה חלק מוולדותיה
המקור - CDC

בבעלי חיים, החיידקים הגורמים למחלה נמצאים בכמויות גדולות בנפל ובשליה, ובהמלטות תקינות רק בשליה. אלה מסכנים בעיקר את החקלאים והווטרינרים המטפלים בבעלי החיים. החיידקים מופצים דרך הצואה, השתן והחלב, וכתוצאה מכך גם באבק (כשצואה, שתן וחלב מתייבשים, חלקם הופך לאבק, והאבק נושא החיידקים נישא ברוח). זו הסיבה שבמחלה זו נפגעים בעיקר חקלאים, כתוצאה ממגע של עור פצוע עם רקמה או משטח מזוהמים, או על-ידי מגע עם אבק או חדירת זיהום טיפתי (בעיקר רוק והפרשות מהאף) למערכת הנשימה או לעיניים. בבעלי חיים נגועים החיידקים מזהמים את האיברים הפנימיים ומסכנים בצורה דומה את עובדי תעשיית הבשר. בשר שבושל היטב, אף אם היה נגוע, אינו מסוכן, אלא אם זוהם מכלים או ממשטחים לאחר הבישול. נפגעים רבים הם צרכנים של מוצרי חלב נגועים;

ממקום החדירה מגיעים חיידקי ה-Brucella דרך הלימפה לדם. שם הם נבלעים על ידי המקרופגים, אך אלה לא מצליחים להשמיד אותם, כי הם עמידים בפניהם. המקרופגים מביאים את החיידקים לכבד, לטחול, ולמח העצמות. שם הם יוצרים כיבים וגרנולומות.

תקופת הדגירה – מההדבקה עד להופעת המחלה - עשויה להתמשך משבוע עד לכמה חודשים. אז מופיעה הקדחת שהמאפיינים שלה כוללים עליית טמפרטורה בשעות אחרי הצהריים והערב, וירידה של הטמפרטורה בלילה, המלווה בצמרמורות, בכאבי ראש, בהזעה ובעייפות רבה. בבדיקת החולה אפשר להבחין בקשרי הלימפה והטחול מוגדלים. כשהכבד מעורב מופיעה גם צהבת. כמו כן עלולה להופיע דלקת בעצמות, הגורמת לכאבים ולהפרעה (לעתים בלתי הפיכה) ביכולת התנועה.

אבחון המחלה מתבצע על-ידי בדיקות דם, לאיתור החיידק ונוגדנים חדשים (IgM) כלפיו. לרוב המחלה מוגבלת לחולה והוא אינו מדביק את הסובבים אותו.  ללא טיפול, לאחר כמה חודשים נעלמות התופעות העיקריות והמחלה עוברת למצב כרוני שיכול להימשך זמן רב. למחלה סיבוכים מתמשכים רבים באיברים שונים בגוף, בעיניים, במערכת העצבים, בעצמות, בכבד, בטחול, במערכת המין, בדם ובעור.במקרים נדירים (10-2 אחוזים) החולה אינו מתאושש ואף מת. במצב הכרוני אין אפשרות לטפל.

יש לציין כי כחצי מיליון בני אדם ברחבי העולם חולים ב- Brucellosis מדי שנה.

טיפול ממושך עם טטרציקלין וסטרפטומיצין (ביחד) או שילובי אנטיביוטים אחרים, מאפשר להתגבר על המחלה. אם כי המחלה יכולה לחזור לאחר הטיפול כתוצאה מ"התחמקות"שלחלק מחיידקים מהטיפול (התרופות אינן חודרות לתוך התאים והרקמות, אליהם חודרים החיידקים).

ל-Brucellosis באדם היו שמות רבים במהלך ההיסטוריה: קדחת ים-תיכונית, קדחת מלטה, קדחת קרים (Crimean fever), המחלה עלשם בנג (ראו בהמשך) וקדחת גַלִית (undulant fever).כיום משתמשים בעיקר בשם קדחת מלטה.

חיידקי Brucella

Brucella הוא סוג המשוייך לתת החטיבה אלפא-פרוטאובקטריה, ובו עשרה מינים של מתגים קטנים (כחצי מיקרון אורכם ו-0.2 עד 0.5 מיקרון רוחבם), גראם שליליים, אווירניים, חסרי תנועה, בעלי קופסית סוכרית. כולם טפילים תוך תאיים. בתנאים מתאימים החיידקים שורדים באדמה אפילו שבועות.

שישה מינים מוכרים כגורמי Brucellosis בחיות בסביבת האדם: B. melitensis - מקורו בעזים, אך מדביק גם כבשים, פרות וגמלים. זה המין היחיד הנפוץ כיום בישראל; B. abortusשמקורו בבקר, מדביק גם כבשים, עזים וגמלים; B. suisשמקורו בחזירים, מדביק גם פרות; B. canis - מקורו בכלבים; B. ovisאותר גם הוא בכבשים ועיזים; ו-B.neotomaeבחולדות. מוכרים גם ארבעה מינים נוספים במאכסנים אחרים, שכנראה אינם גורמים למחלה באדם. יש חוקרים הרואים בכל עשרת המינים מין אחד, B. melitensis, המכיל עשרה זנים.

מבט היסטורי
התאורים הראשונים של מחלות שיכולות להיות Brucellosis מגיעים מהיפוקרטס ומהרומאים לפני יותר מ-2,000 שנה.
התאור המודרני הראשון של המחלה היה במלחמת קרים (ומכאן השם קדחת קרים), ב-1867. ב-1886-1887, בזמן השלטון הבריטי במלטה, בודד הרופא (ולימים סר) הבריטי דיויד ברוס (Bruce) חיידקים מכבד של אחד החיילים שמתו מהמחלה. הוא קרא להם Micrococcus melitensis, עשור אחר כך, ב-1897, בודד הווטרינר הדני ברנרד בנג (Bang) חיידקים מקרומי הנפל של פרות – ולהם קרא Bacillus abortus. (המחלה נקראת גם על שמו, Bang disease) ב-1905 גילה הרופא המלטזי תמיסטוקלס זמיט (Zamit) שהעזים המקומיות נגועות בחיידק שגילה ברוס. היישום המעשי של התגלית היתה הפסקה של הספקת חלב העזים לצבא החל מ-1907, ומאז כבר לא חלו יותר חיילים. ב-1914 התגלה בחזירים B. suis - המין (או הזן) המיוחד להם. את הקשר בין החיידקים לחלב פרות גילתה ב-1918 הבקטריולוגית האמריקאית אליס אוונס (Evans). ב-1920 פרסמו שו (Shaw) ומאייר (Meyer) ששלושת החיידקים השונים משתייכים לאותו סוג והם כינו את הסוג החדש על-שם ברוס – Brucella .עד 1963 נמצאו שלושת המינים (או הזנים) האחרים.

Brucella כנשק ביולוגי

כאמור, אחת מדרכי ההדבקה האפשריות של בני אדם בחיידקי ה-Brucella, היא דרך מערכת הנשימה. דרך הדבקה זו גורמת לכך שחיידקי אלה ייכללו ברשימת הגורמים האפשריים לשימוש בלוחמה ביולוגית. בשנות ה-40 של המאה ה-20 החל צבא ארצות-הברית לנסות ולפתח נשק ביולוגי מחיידקי B. suis (הזן שמקורו בחזירים). החיידקים הוחדרו לראשי נפץ, ואף נעשו בהם ניסויים על בעלי חיים. בשנת 1969 אסר הנשיא דאז, ריצ'רד ניקסון, את המשך הפיתוח. מאז לא ידוע על שימוש בהם.
.
מניעה

לשם זהירות, על חקלאים, וטרינרים ואנשים אחרים העובדים עם בעלי החיים ללבוש כפפות, לנעול נעליים סגורות או מגפיים, ובגדים ארוכים וסגורים. עליהם להימנע מאכילה, שתייה ועישון בשטח. בעת המלטות או הפלות, יש לסלק את השאריות ולחטא את המקום. באזור מאובק יש לחבוש מסיכה על הפה ועל האף. כך רצוי לנהוג כל הזמן, ובייחוד כשידוע על Brucellosis בבעלי החיים. אם ידוע על בעלי חיים חולים או חשודים ככאלה (נקבות שהפילו), לבודד אותם מהשאר. אין לצרף בעלי חיים חדשים לעדר לפני שנבדקו. יש לפסטר את כל החלב (חימום החלב כ-15 שניות בטמפרטורה של 71 מעלות). אין לשתות חלב שאינו מפוסטר – ישירות מהעטין או בכל דרך אחרת. אין להכין מחלב לא מפוסטר גבינות ומוצרי חלב אחרים. אין לקנות מוצרי חלב שאין וודאות על מקורם והאם פוסטרו. נהלי משרד הבריאות מחייבים דיווח על כל הפלה, ומשלוח הנפל והשליה לבדיקה מעבדתית. וכמובן – חיסון כל בעלי החיים שבמשק כנגד גורמי המחלה.

חיסון

כבר משנות ה-30 של המאה ה-20 החלו ניסיונות בפיתוח חיסון בבעלי חיים. כיום נהוג לחסן את כל עדרי הצאן והבקר בזן מוחלש של B. abortusהמכונה RB51. זן זה מפעיל רק את מערכת החיסון התאית, כך שלא נוצרים נוגדנים כנגד החיידקים גורמי המחלה. כאשר נמצאים נוגדנים בסרום של החיה הנבדקת, ניתן לקבוע שהיא חולה או נשאית (ולא מחוסנת). החיסון שבשימוש גורם למחלה בבני אדם, ועל המחסנים לנקוט באמצעי זהירות מתאימים.

מאז שהחלו לחסן בצורה מסודרת את בעלי החיים חלה ירידה משמעותית במספר החולים. בארצות הברית, למשל, ב-1947, היו 6,321 חולים ואילו ב-1982 (מספר שנים לאחר שהתחילו לחסן) רק 154. בישראל, למרות הנהלים המחייבים של משרדי החקלאות והבריאות, יש לא מעט עדרים שאינם נמצאים תחת פיקוח וטרינרי ולכן גם לא מחוסנים.
עדיין לא פותח חיסון יעיל לבני אדם.

האם חלב עיזים לא-מפוסטר עוזר בהתגברות על פצעי מחלת הפה וגפיים?

רבים טוענים שחלב עיזים - רצוי ישירות מעטין העז - מקל ואף מרפא את הפצעים הכואבים המתפתחים בפה, הן ממחלת הפה והגפיים (ראו כאן) והן מסיבות אחרות. מחייבי השימוש טוענים, שיש כנראה גורם לא ידוע בחלב, שתהליך הפסטור פוגע בו. שוללי השימוש מצביעים על הסיכונים שבצריכת חלב בלתי מפוסטר, וחלקם טוענים שהשימוש בחלב העזים היה ממש לפני שהפצעים החלימו מאליהם, ושאין קשר בין ההחלמה לצריכת החלב.  לא נעשו (וכנראה גם לא ייעשו - בגלל הקשיים הכרוכים בכך) ניסויים מבוקרים הבודקים את הקשר בין החלב להחלמת הפצעים.

 מהם הסיכונים שבשימוש בחלב עזים בלתי מפוסטר? Brucellosis היא הסיכון העיקרי, אך גורמי מחלות נוספים יכולים לשגשג בחלב לא מפוסטר: גורמי השחפת, קדחת Q,Listeriosis (כולם חיידקים) וטוקסופלזמוזיס (טפיל איקריוטי). גורמים נוספים יכולים לזהם את החלב אם החיות מוחזקות במתקנים צפופים המגדילים את הסיכוי לזיהום העטינים בצואה.


קדחת מלטה היא מחלה לא נעימה ולעתים אף קטלנית. הפלה מדבקת גורמת לנזקים כלכליים לא מעטים במשקים בהם היא מתפרצת. שתי המחלות ניתנות למניעה, ועם פיקוח הדוק אולי גם יתאפשר להכחידן. בישראל, חלב ומוצריו ממקורות מפוקפקים הם המקור העיקרי למחלה.

פורסם במדור החיים בקטן, "גליליאו" 196, ינואר 2015.

נגיף בורבון - נגיף תוגוטו חדש בצפון אמריקה - האם הוא קטלני?

$
0
0

מותו של אדם בקנזס כתוצאה ממחלה לא ידועה, הביא לגילוי נגיף חדש ומחלה חדשה, שלא ברור עד כמה היא מסוכנת.

בקיץ 2014 הגיע לבית החולים האוניברסיטאי של קנזס אדם שגר במחוז בורבון (Bourbon) שבטקסס ונעקץ על-ידי קרציה. התסמינים ההתחלתיים שהתפתחו אצלו בעקבות העקיצה, עלייה בטמפרטורת הגוף, כאבי ראש, כאבי שרירים, בחילות ואובדן תיאבון, עוררו חשד שמדובר בנגיף heartland (נגיף חדש אף הוא – שמוכר רק מ-2012), שקיים אף הוא באזור וגם הוא מועבר על ידי קרציות. אך בדיקות סרולוגיות – להמצאות של נוגדנים כנגד הנגיף המוכר, שללו זאת. ביינתיים התפתח אצל החולה כשל מערכות כללי, והוא מת מהמחלה.

החוקרים, בראשות דנה הוקינסון (Hawkinson) בודדו ואפיינו מגוף החולה נגיף, שלא היה מוכר להם. הם כינו את הנגיף ע"ש המחוז בטקסס בו הוא אותר לראשונה – נגיף בורבון (BOUV). נגיף בורבון הוא נגיף RNA חד גדילי שלילי, המשתייך לנגיפי התוגוטו (Thogotovirus). נגיפי התוגוטו משתייכים למשפחת הנגיפים Orthomyxoviridae, אליה משתייכים גם נגיפי השפעת. הם נחשבו בעבר כנגיפי שפעת מסוג D.  בניגוד לנגיפי השפעת, שבכל אחד מהם יש שמונה מולקולות של החומר התורשתי, לנגיפי התוגוטו יש רק שש או שבע מולקולות.

נגיפי תוגוטו מוכרים ממזרח אירופה, אסיה ואפריקה, וזה הגילוי הראשון של נגיף מקבוצה זו בצפון אמריקה.
היות וזה מקרה היחיד המוכר של המחלה, לא ברור אם המחלה תהיה קטלנית לכל מי שיחלה בה, או, כפי שמוכר מנגיפים רבים, המחלה תהיה קטלנית רק לחלק מהלוקים בה.  האם היו חולים נוספים, שלא אובחנו? יתכן שיתאפשר גם לבדוק את זה.

עכשיו צריך לאתר גם את הנשא הטבעי של הנגיף ובעקבות כך גם את התפוצה הגיאוגרפית שלו.

נכון להיום, אין טיפולים לנגיפי התוגוטו השונים וגם לא חיסונים.

הזהרו מקרציות...               

החיידק ה"אפל" Eleftheri aterrae מייצר Teixobactin – אנטיביוט חדש ומבטיח!

$
0
0

בכמה זמן, אם בכלל,  ידחה סוף עידן האנטיביוטיקה בגללו?

בשנות ה-40 של המאה ה-20 החל עידן האנטיביוטיקה. עשרות אנטיביוטים בודדו מפטריות וחיידקים שוכני קרקע וחלקם, לאחר שנמצאו מתאימים נרתמו לשימוש נגד חיידקים גורמי מחלות. במקביל, פתחו החיידקים עמידות לכל האנטיביוטים שבשימוש, והעמידות התפשטה וגרמה לכך שמרבית  האנטיביוטים לא יהיו שמישים. וכמה חיידקים וביניהם הזנים העמידים לונקומיצין ומתיצילין של Staphylococcus aureus (המכונים בקיצור VRSA ו-MRSA) מהווים איום על בריאות הציבור בבתי החולים ובקהילה.

בשנה שעברה כבר הכריז ארגון הבריאות העולמי שסוף העידן האנטיביוטי קרוב. האנטיביוט החדש, עליו נדווח כאן, יתכן ודוחה את הסוף במקצת.

המקור העיקרי לחומרים אנטיביוטיים הם חיידקים (ופטריות) שוכני קרקע. כאשר דוגמים חיידקי קרקע (או חיידקים מכל מקור אחר), ומנסים לגדל אותם בתנאי מעבדה, מצליחים לגדל רק כאחוז מתוכם. שאר 99 האחוזים לא ניתנים לתירבות בשיטות הרגילות. האחרונים מכונים "היצורונים האפלים" (The microbial dark matter).

החיידק הקרקעי Eleftheri aterrae עלה לכותרות בשבוע הראשון של 2015, לאחר שפרסום עליו הופיע בכתב העת המדעי Nature, בגלל שילוב של שתי סיבות: הראשונה, הוא עבר, ביחד עם עוד 10,000 חיידקים אחרים, ממצב של חיידק שאינו ניתן לתירבות, מהיצורונים האפלים, למצב של ניתן לתירבות בתנאים מיוחדים; השניה, הוא מפריש לסביבתו אנטיביוט חדש ויעיל, המכונה טקסובקטין (Teixobactin).

כיצד הצליחו לבודד את החיידק מהקרקע של מיין? צוות חוקרים בין-לאומי בראשות קים לואיס (Lewis) מאוניברסיטת Northeastern בבוסטון, מסצוסטס. פיתח מתקן מיוחד המכונה IChip.

iChip באדמת מיין, המקור - Nature
חיידקי אדמה נמהלו לתוך המתקן המכיל תאים רבים וקטנטנים. ריכוזם המשוער של החיידקים במתקן הוא חיידק אחד בתא. המתקן כוסה על ידי שתי ממברנות שאינה עבירות לחיידקים אבל עבירות למים ולמולקולות קטנות. המתקן וחזר לאדמה המקורית ומכוסה באדמה ומושאר שם במשך כמה ימים. מים גורמי גידול ומינרלים מן הקרקע עוברים דרך הממברנות ומאפשרים גידול של מושבה בכמחצית מהתאים בהם התמקם במקור חיידק. הסרת הממברנות מאפשרת גישה למושבות. בשיטה זו מצליחים לתרבת 50 אחוזים מהחיידקים שבדגימה (לעומת אחוז אחד בתנאי מעבדה).

תמציות תאים מ-10,000 מושבות שבודדו בצורה זו נבדקו לפעילות אנטיביוטית על מרבדים של חיידקי Staphylococcus aureus. מסביב ל-25 מושבות נצפתה פעילות אנטיביוטית טובה. אחת מהן שבלטה במיוחד נבחרה להמשך המחקר ומדווחת כאן. בעקבות קביעת הרצף של ה-DNA הריבוזומלי שלו, התברר החיידק שיצר את המושבה הוא מין חדש בתת-חטיבת הבטא-פרוטאובקטריה, קרוב גנטית לסוג Aquabacteria, וכונה Eleftheri aterrae .

החומר הפעיל שבודד מ-Eleftheri aterrae אופיין מבחינה כימית וכונה טקסובקטין (Teixobactin) הוא אנטיביוט פפטידי, והוא פוגע בסינתזה של דופן החיידק במנגנון שונה מזה של האנטיביוטים המוכרים. בעוד פניצילין וונקומיצין פועלים מחוץ לתא החיידק ומונעים את הפלמור (יצירת פולימר) של הפפטידוגליקן, המרכיב העיקרי של הדופן. טקסובקטין פועל בתוך התא, נקשר ל-Lipid II (המונומר שקשור למולקולה ליפידית שמסייעת בהעברתו אל מחוץ לתא) ומונע את יציאתו של המונומר החוצה. בנוסף הטקסובקטין מעכב גם את  Lipid III שהוא שלב ביניים בסינתזת החומצות הטיכואיות – מרכיב נוסף של הדופן החיידקית.

עד כה הוכיח הטקסובקטין את יעילות פעילותו במבחנה על מספר ניכר של חיידקים גורמי מחלה מחטיבות הפירמיקוטים (ביניהם Staphylococcus aureusו-Clostridium difficile) והאקטינובקטריה (Mycobacterium tuberculosis). עם זאת, אין הוא פועל כלל על חיידקים גורמי מחלות מחטיבת הפרוטאובקטריה (Escherichia coli, Salmonella, Klebsiella),

המבנה הכימי של טקסובקטין

שניים מחיידקים האלה, MRSA וחיידק השחפת, גודלו זמן רב בנוכחות כמויות תת-קטלניות של האנטיביוט, ונעשתה סריקה למוטנטים  עמידים ולא אותרו כאלה. לכן סוברים החוקרים, שבשימוש זהיר וסביר בטקסובקטין, תדרשנה כמה עשרות שנים להופעת עמידות טבעית כלפיו.

לאחר שנוסה הטקסובקטין בהצלחה בעכברים, וסילק מהם בהצלחה חידקי MRSA, כעת צריך גם לבדוק שהוא יעיל ואינו רעיל גם בני אדם  - להתחיל בניסויים קלינים שיאפשרו את השימוש המסחרי בו. נסויים אלה צפויים להתחיל בתוך שנתיים. ויתכן שבעוד מספר שנים, במידה והניסויים יצליחו, יאושר השימוש בטקסובקטין בבני אדם.

החידוש הגדול בעבודה זו אינו הטקסובקטין, אלא השיטה שבה בודדו את Eleftheri aterrae  - החיידק המייצר אותו. שיטה זו תאפשר לנו להכיר הרבה מאד מהחיידקים האפלים שאינם מוכרים לנו היום. בטוח שיש להם הפתעות נוספות עבורנו.


לקריאה נוספת

המאמר המקוריב-NATURE

מאמר המערכתב-NATURE


TiLV, נגיף חדש שקטלני לדגי אמנון, התגלה בכינרת ובבריכות הדגים בארץ.

$
0
0

דגי האמנון (Tilapia - שחלקם מוכרים בכינוי "מושט") הם דגי מים מתוקים של האזורים טרופיים. ישראל היא המדינה הצפונית ביותר בה הם נמצאים בטבע. בישראל מוכרים שמונה מינים טבעיים, שניים מהם אנדמים (גדלים רק כאן) לארץ ישראל.  לדגים אלה חשיבות אקולוגית רבה, כי הם מגבילים ומווסתים את כמויות האצות הירוקות והחיידקים הכחוליים, ובכך שומרים על איכות המים.

2.5 מיליון טון של דגי אמנון מגודלים לצרכי חקלאות - ומהווים חלק משמעותי, השני בחשיבותו, בענף המידגה ברחבי העולם.

מזה כ-15 שנה, מתלוננים דייגים בכינרת על כך שחלק מדגי האמנון שהם דגים נגועים במחלה זיהומית קטלנית, הדגים הגוססים "רדומים", פגועי עיניים עד כדי חסרונן(!), ובעלי נגעים מפושטים בעור. היבול של דגי האמנון מהכנרת צנח מכמות של 316 טון בשנת 2005, לכמויות של 51, 8, ו-45 טון בשנים 2007, 2009, ו-2010 בהתאמה. ב-2011 וב-2012 הייתה עלייה בכמות היבול ל-100 ו-160 טון בהתאמה, אך היא נבעה משיפור טכנולוגיית הדיג. ירידה נוספת נרשמה ב-2013 (140 טון).  מקיץ 2009 החלו מגיפות גם בבריכות בהם מגדלים אמנונים בכל רחבי ישראל.

לאחד המינים שנפגעו, אמנון הגליל (Sarotherodon galilaeus), חשיבות תיירותית ודתית: הוא מכונה באנגלית "דג סיינט פיטר". והוא  מקודש על-ידי הנוצרים  בגלל תפקידו בסיפור שבו האכיל ישו 5,000 רעבים בלחם ובדגים. צליינים רבים מגיעים לכנרת ואוכלים בסביבתה את הדג הקדוש.

איור של אמנון הגליל
Robbie Cada, WIkimedia commons

אחד הדייגים הביא מספר דגים נגועים במחלה לחוקר הדגים והווטרינר ד"ר אבי אלדר, ממשרד החקלאות. אלדר, שלא הכיר את המחלה, שלח את הדגים הנגועים לעמיתים בחו"ל. גם הם לא הכירו את המחלה. אלדר רתם למשימה את פרופ'הלל ברקוביאר מהאוניברסיטה העברית ופרופ'ערן בכרך מאוניברסיטת תל-אביב, וביחד הם בודדו ואפיינו את הנגיף הגורם למחלה.

החוקרים בודדו את הנגיף והצליחו להרבותו בתרבית תאים שמקורה בתאי מוח של אמנונים. תאי המוח המודבקים מתו לאחר כ-5 עד 10 ימים מההדבקה בנגיף. בצילומים במיקרוסקופ אלקטרונים התברר שהקופסית החלבונית של נגיף היא איקוזהדרית, עטופה בממברנה שמקורה בתאי המאכסן. גודל חלקיקי הנגיף העטופים הוא 75-55 ננומטר. החומר התורשתי של הנגיף הוא RNA חד גדילי (לא ידוע אם הוא חיובי או שלילי). הדבקה, בנגיף שגודל במעבדה, של דגי אמנון, גרמה בהם למחלה זהה לזו שנצפתה בכנרת, ולתמותה של 100-80 אחוזים מהם. עיקר הפגיעה בדגים המתים הייתה בכליות, בטחול, במוח ובעיניים.

הנגיף, כונה על ידי מגליו TiLV (ראשי תיבות של Tilapia lake virus). - הנגיף הפוגע באמנונים שבאגם. הנגיף מדביק רק דגים וטמפרטורת ההתרבות שלו נמוכה משמעותית מטמפרטורת הגוף של האדם, כך שאין סכנה, לבני אדם  מאכילת דגים נגועים.

החוקרים סנתזו תחלים מתאימים, המשלימים רצפי RNA של הנגיף, שיאפשרו  לזהות במהירות, בשיטת ה-PCR, אם הדגים נגועים בנגיף.

דגים ששרדו את ההדבקה והמחלה היו מחוסנים מפני הדבקה נוספת. צוות החוקרים ינסה לנצל עובדה זו כדי לפתח חיסון כנגד גורם המחלה.

לקריאה נוספת
המאמר המקורי– ב-Journal of clinical virology

Viewing all 308 articles
Browse latest View live