יום שישי , אוגוסט 18 2017
בית » חדשנות » התיישבות לא רצויה: טכנולוגיה חדשנית למניעת התפתחות חיידקים על גבי משטחים

התיישבות לא רצויה: טכנולוגיה חדשנית למניעת התפתחות חיידקים על גבי משטחים

מאת: מערכת הבלוג

הבעיה: החיידקים שלנו מתוחכמים מדי -

החיידקים הם תלמידים מצטיינים בבית הספר ע"ש צ'רלס דרווין. האתגר שהציבו בפניהם התרופות האנטיביוטיות חייב אותם לפתח מנגנונים שיאפשרו להם להתמודד עם התרופות שפיתחו בני האדם כחלק מתהליך הברירה הטבעית. כך, במרוצת הזמן למדו החיידקים להסתגל לסביבות עקה (סטרס) משתנות על ידי יצירת מבנה אבולוציוני מגן, הנקרא ביופילם.

היתרון הבולט במבנה אבולוציוני זה הוא פיתוח עמידות בפני טיפול אנטיבקטריאלי וחומרי דטרגנט. החיידקים הגדלים בביופילם מציגים עמידות העולה פי כמה מאות בהשוואה לחיידקים חופשיים אשר אינם מאכלסים מבנים מסוג זה. כיוצא בזאת, כיום אין כמעט עוררין כי התקופה הפוסט אנטיביוטית כבר החלה. התפתחות זנים מוטגנים חדשים מחד ויצירת ביופילם כמנגנון הגנה בתנאי עקה מאידך, מצריכים פיתוח אסטרטגיות חדשות להשמדת גורמי מחלה. או במילים אחרות, המדענים נדרשים ליצירתיות, חדשנות ומעוף בחיפוש אחר דרכים חדשות להתמודד עם חיידקים מחוללי מחלות.

שואבים השראה מהים -

החיפוש המתמיד אחר חומרים פעילים או משטחים המונעים התיישבות חיידקים הביאה את החוקרים להסתכל על אורגניזמים ימיים אשר נותרים ׳נקיים׳ מביופילם למרות הסביבה האקולוגית המורכבת בה הם חיים. דוגמה בולטת לתופעה זו היא אצות שונות ומגוונות אשר מרחיקות משטח פניהן התיישבות בלתי רצויה של מיקרואורגניזמים. האצה האדומית משתייכת לקבוצה זו ומאופיינת ביכולתה להפריש רב סוכר מרוכב המתאפיין בפעילות נרחבת כנגד וירוסים, אנטי דלקות, אנטיאוקסידנט ועוד.

צוות החוקרים שכלל את  קרין גולברג כחלק מעבודת הדוקטורט שלה, בשיתוף פעולה בין פרופ'  שוש ארד, פרופ' רוברט מרקס ופרופ' אריאל קושמרו מהמחלקה להנדסת ביוטכנולוגיה ע"ש אברם וסטלה גולדשטיין-גורן, ביקש לבדוק את פעילות רב הסוכר כנגד יצירת ביופילם של חיידקים קליניים עמידים. על מנת לשפר את יכולת רב הסוכר להרחיק התיישבות של חיידקים הוא הותמר  עם מתכות שונות. הציפויים החדשים שנוצרו יובשו על משטחים אשר הוטמנו בתרחיפי חיידקים בעלי יכולת מפותחת ליצור ביופילם דיפרנציאלי בפרקי זמן קצרים.

14-01-2016_168

גידול אצות במפעל פרוטרום במושב גילת. תחת השמש הקופחת, צינור דק מחדיר לשרוולי הניילון פחמן דו־חמצני וגורם לנוזל האדום לבעבע ללא הפסקה. בתנאים האלה האצה האדומה מפרישה את רב־הסוכר בדמות ג'ל שקוף. צילום: דני מכליס.

קוקטייל מנצח של רב סוכר ויוני נחושת -

התוצאות הראו פעילות משמעותית ומניעה כמעט מוחלטת של ההתיישבות חיידקית על גבי המשטחים שהורכבו עם נחושת, דבר היכול להיות מוסבר הודות למבנה התלת-ממדי דמוי המחטים הנוצר משילוב רב הסוכר ויוני הנחושת. פעילות אנטיבאקטריאלית נשללה לאחר שבדיקת חיות של החיידקים העלתה שהיא לא נפגעה לנוכח הביו-חומר. זהו ממצא משמעותי כיוון שהפיתוח החדש אינו טומן בחובו סיכוי להתפתחות חיידקים עמידים בפני פתרון זה.

לנוכח הממצאים המשמעותיים, ישנן יישומים רבים בהם ניתן לעשות שימוש בטכנולוגיה החדשה שפותחה: ניתן לצפות בעזרת החומר החדש קטטטרים, שתלים, קוצבי לב, צנרות שונות ובעצם כל מכשיר וציוד רפואי שבאים במגע עם הגוף ואמורים להיות נקיים מחיידקיים. מדובר על בשורה רבת חשיבות: לפי סקר המכון הבריאות הלאומי בארה"ב כ-60%-80% מהזיהומים בבתי חולים בזמן אשפוז נגרמים על ידי חיידקי ביופילם.  למשטחים החדשים פוטנציאל יישומי כביר, הן בפן הקליני והן בפן התעשייתי, והטכנולוגיה החדשה אף הוגשה לפטנט. זהו צעד חשוב בהתמודדות מול הדור הבא של החיידקים בעידן הפוסט-אנטיביוטי.

אודות מערכת הבלוג

מערכת הבלוג
ibgu.ac.il הינו בלוג חדשנות, מדע וטכנולוגיה של אוניברסיטת בן-גוריון בנגב.