ד"ר רועי אברהם: כיצד לפרוק בקטריות מנשקן לפני שיהפכו לקטלניות

כמאה שנים לאחר גילוי הפניצילין – תרופת הפלא שהצילה חיים אינספור מאז מלחמת העולם השנייה ועד ימינו ואשר היוותה את הבסיס למגוון התרופות האנטיביוטיות המצויות על המדף – המין האנושי מפסיד במלחמה נגד זיהומים חיידקיים. עמידותן של בקטריות לתרופות הולכת וגוברת, ואף חיסונים אינם מצליחים למנוע התפרצות של מחלות שהיו בעבר תחת שליטה.

מחלות מדבקות מסוגים שונים מערימות על החברה קשיים מרובים, ואחד האתגרים הגדולים כיום הוא החיידק Mycobacterium tuberculosis, הגורם למחלת השחפת. חיידק זה מצוי במצב רדום בדמם של שליש מאוכלוסיית כדור הארץ. הוא הופך לפעיל רק בקרב כחמישה אחוזים מהנשאים ואחראי לכשני מיליון מקרי מוות בעולם בכל שנה. אך מדאיגה יותר היא העובדה שאצל חולים מסוימים, פיתח החיידק עמידות בפני תרופות אנטיביוטיות רבות המשמשות לטיפול במחלה - עמידות אשר הולכת ומתפשטת.

ד"ר רועי אברהם, מדען חדש במחלקה לבקרה ביולוגית במכון ויצמן למדע, מנסה למצוא דרכים לטפל במחלות מדבקות באופן ממוקד. מדענים רבים ברחבי העולם עמלים על משימה זו, אך מחקרו של ד"ר אברהם ייחודי בכך שהוא מתמקד במניעת ההידבקות בשלב מאוד מוקדם בתהליך – במטרה לגדוע אותו באיבו במקום להרוג את החיידקים.

ד"ר אברהם הגיע לתגלית חשובה במהלך מחקרו הפוסט-דוקטוריאלי, אשר מבהירה כיצד חיידקים פולשים לתאים בריאים. יחד עם עמיתיו במכון ברוד (Broad) של הרווארד ו-MIT, הוא בחן בקטריות אשר חיות בתוך תאים ומוקפות בתאים חיסוניים גדולים הקרויים מאקרופגים. כאשר מתרחש זיהום חיידקי, המאקרופגים לא רק שאינם מצליחים להרוס את החיידקים הפולשים – הם למעשה מספקים להם 'מקלט' בו יכולים החיידקים להתרבות לפני שהם ממשיכים להדביק תאים אחרים.

ד"ר אברהם למעשה חשף אסטרטגיה חיידקית המתחוללת בתוך גוף האדם, ונשמעת כלקוחה משדה קרב: בשלב מוקדם של ההידבקות, נוקטים החיידקים בגישת "הפרד ומשול" ומחלקים את עצמם לשתי תת-אוכלוסיות – אחת מזוהה על-ידי המאקרופגים ומותקפת על-ידם, בעוד שהשנייה חומקת מהם. פעולת הסחה זו מסייעת להתקדמות הזיהום; תת-אוכלוסייה אחת מקריבה עצמה, מחלישה את אוכלוסיית התאים הנשאים ובכך מסייעת לתת-האוכלוסייה השנייה לשרוד.

תובנה זו התאפשרה בזכות כלי מחקרי המצוי בשימוש תדיר בתחום הגנטיקה, בשם ניתוח RNA של תאים בודדים (single-cell RNA analysis), אשר לרוב משמש לחילוץ מידע אודות תרגום חלבונים ב-RNA מהרצף הגנטי כולו – בעצם ניתוח של האופן שבו גנים מיתרגמים לחלבונים בגוף האדם. ד"ר אברהם עושה שימוש מיוחד בכלי זה – הוא פיתח טכניקה המאפשרת ניתוח של תאים בודדים בגוף האדם במהלך הידבקות בחיידק בודד.

השראה מחקר הסרטן

גישתו של ד"ר אברהם שואבת השראה מחקר הסרטן,  ושמה דגש על מניעת המחלה ככלי ההתמודדות המועדף – כלומר, לעצור את החיידק לפני שיהפוך לקטלני. בקצרה, ממצאיו של ד"ר אברהם סוללים את הדרך לאיתור – ואולי אף למניעה – של זיהומים חיידקיים בשלבים מוקדמים. בדומה לחקר הסרטן – מחקר מעמיק מוביל להבנה עמוקה יותר של המחלה, ובכך מאפשר למנוע אותה לפני שהיא מתפשטת. ההקבלה אינה מקרית: הרעיון החל לנבוט במוחו של ד"ר אברהם בעת שהיה דוקטורנט במעבדתו של חוקר הסרטן פרופ' יוסי ירדן במחלקה לבקרה ביולוגית במכון ויצמן למדע.

"בתת-אוכלוסיות חיידקיות שונות, המחזוריות של ההדבקה אינה מתקדמת באופן ליניארי כפי שחשבנו, אלא כך שבקטריות שונות יחוו גורל שונה. אם אנחנו רוצים לעצור את התפשטות החיידק, עלינו להסתכל על הזיהום כעל תהליך בעל מספר שלבים", אומר ד"ר אברהם. "יש לכך השלכות קליניות, שכן פירוש הדבר הוא שתרופות מדף – שנוצרו במטרה למנוע תהליך הידבקות ליניארי – עלולות לא לעבוד, אך קיימים שלבים בתהליך ההידבקות שבו תרופות חדשות עשויות להצליח לעצור את הזיהום".

גישתו של ד"ר אברהם משלבת גנטיקה מורכבת, ניתוחים חישוביים של נתוני תאים וניסויים באורגניזמים חיים. גישה מגוונת זו התגבשה כתוצאה ממסלול ההשכלה שלו: הוא למד מדעי המחשב לתואר ראשון ונוירו-אימונולוגיה לתואר שני, שניהם באוניברסיטת תל אביב. במעבדתו של פרופ' ירדן, נחשף ד"ר אברהם לידע חדש אודות מערכות העברת הנתונים של תאים סרטניים בתהליך התפשטות המחלה.

ד"ר אברהם, זוכה מלגת אשכול היוקרתית של משרד המדע, טוען כי התמחותו הן בסרטן והן במחלות זיהומיות משקפת מגמה כלל-עולמית של שיתוף פעולה בין מדענים ביו-רפואיים. "עמידות – בין אם לאנטיביוטיקה או לתרופות אימונותרפיות נגד סרטן – היא אתגר בריאותי משמעותי. רק שיתוף פעולה יכול להוביל לפתרון מהיר ויעיל יותר".

.Dr. Roi Avraham is supported the estate of David Turner, the estate of Leah Arbel, and the estate of Mordecai M. Roshwald

 

 

הפרד ומשול Picture No. 1