דפוסי ההתפשטות העולמית של גֵנים שמעניקים לחיידקים עמידות לאנטיביוטיקה מראים שאלה מהם שפוגעים בבני אדם נוטים להתרכז באזורים מסוימים, כנראה עקב נקודות תורפה שמאפשרות להם לשגשג.
חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה הם אחת הבעיות הגדולות של הרפואה המודרנית. מחקר חדש שבחן יותר מאלף דגימות ביוב מ-111 מדינות, מצא הבדלים מפתיעים בדפוסי התפוצה העולמיים של גנים הקשורים לעמידות לאנטיביוטיקה. הממצאים מרמזים שהבדלים בשימוש שאנשים עושים באנטיביוטיקה והתחרות המתמדת בין זנים של חיידקים משפיעים על התפשטות העמידות.
אנטיביוטיקה ועמידות לאנטיביוטיקה
פיתוח האנטיביוטיקה נחשב לאחד ההישגים הגדולים של הרפואה המודרנית. בזכות התרופות הללו, מחלות חיידקיות מסכנות חיים הפכו למטרד חולף. אבל כבר תקופה ארוכה נראה שהיתרון שרכשנו מול החיידקים הולך ונשחק: יותר ויותר חיידקים מפתחים עמידות לאנטיביוטיקה, ותרופות שבעבר פעלו היטב מפסיקות לעבוד.
יש לנו כיום מגוון של תרופות אנטיביוטיות שפועלות בדרכים שונות, אך לכולן מטרה דומה: לפגוע במנגנון חיוני לתפקוד החיידק, שבלעדיו הוא לא יכול לשרוד, ובתוך כך לגרום כמה שפחות נזק לתאי הגוף. יש אנטיביוטיקות שפוגעות בדופן התא של החיידק, אחרות משבשות את ייצור החלבונים שלו, ויש כאלה שפוגעות בתהליך העתקת החומר התורשתי. כשאחד מהמנגנונים האלה נפגע, החיידק מפסיק לגדול ולהתרבות וכך למערכת החיסון שלנו קל הרבה יותר להשמיד אותו ולמנוע מחלה.
בתנאים מתאימים, חיידקים מסויימים יכולים להתחלק אפילו שלוש פעמים בשעה, ובכל חלוקה החיידק הבודד מתחלק לשני חיידקים חדשים. במהלך החלוקות הללו עלולים להתרחש שינויים קטנים (מוטציות) בחומר התורשתי של החיידק, וחלק קטן מהשינויים האלה מאפשרים להם לעיתים להתאים את עצמם במהירות לסביבה. ביניהם עשוי להתרחש לפעמים שינוי שמאפשר לחיידק להתמודד עם האנטיביוטיקה, כך שהתרופה כבר לא פוגעת בו. החיידק שורד, ממשיך להתחלק ומעביר את התכונה הזאת לדורות הבאים. כך נוצרת עמידות.
חיידקים עמידים נוצרים ומתפשטים כחלק מתהליך הברירה הטבעית: חיידקים שמצליחים לשרוד טיפול אנטיביוטי מתרבים ומעבירים את תכונות העמידות הלאה לצאצאיהם. הקצב שבו זה קורה מושפע מאוד מהאופן שבו בני אדם משתמשים באנטיביוטיקה. כאשר אנטיביוטיקה ניתנת שלא לצורך או אינה משמידה את כל אוכלוסיית החיידקים, למשל כאשר המטופל מפסיק את הטיפול באמצע, עשויים לשרוד חיידקים שנושאים שינויים גנטיים שמסייעים להם להתמודד אל מול התרופה. החיידקים האילו ימשיכו להתרבות, ותכונות העמידות שלהם יעשו נפוצות יותר באוכלוסייה.
במשך שנים בעיית החיידקים העמידים הורגשה בעיקר בבתי חולים, שם יש מטופלים פגיעים שסובלים מזיהומים רבים ונעשה שימוש רב באנטיביוטיקה. אך היום ברור שהעמידות לאנטיביוטיקה לא נשארת לנצח במחלקות בתי החולים. חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה עלולים לעבור בין אנשים, להתפשט בקהילה, ולהפוך מזיהום נדיר לבעיה רחבת היקף. במקביל, למרות מאמצים ניכרים שמושקעים בפיתוח אנטיביוטיקות חדשות, מספר התרופות החדשות שנכנסות לשימוש נמוך מהרצוי. פיתוח של תרופה חדשה הוא תהליך יקר ומורכב, שנמשך בדרך כלל שנים רבות. לכן הרפואה נאלצת להסתמך שוב ושוב על אותו מאגר מוגבל של תרופות מוכרות, בזמן שהחיידקים ממשיכים להשתנות.
מידע במי השפכים
בחורף האחרון פורסם בכתב העת Nature Communications מחקר רחב היקף, שבחן יותר מאלף דגימות ביוב שנלקחו מ-351 ערים ב-111 מדינות ברחבי העולם. מי השפכים מכילים חיידקים שמקורם בבני אדם, בבעלי חיים ובסביבה, ולכן הם מספקים תמונה רחבה של אוכלוסיות החיידקים החיים באזור הגיאוגרפי שממנו הביוב מגיע ושל הגֵנים שלהם.
אם גֵן לעמידות מרוכז באזורים מסוימים בעולם, זה מרמז שהתפוצה שלו קשורה לתנאים המקומיים, וייתכן שההתפשטות שלו מושפעת מהעברה שלו בין אוכלוסיות חיידקים נפרדות באותה סביבה, או בין בני אדם שמדביקים זה את זה. לעומת זאת, כשגֵנים מופיעים בתפוצה רחבה ואחידה אנו יכולים להסיק מזה שאין כיום לחצים סביבתיים שמשפיעים באופן משמעותי על תפוצתם, כגון התפתחות של עמידות לאנטיביוטיקה אצל חיידקים מחוללי מחלות.
החוקרים ריצפו את החומר התורשתי שנאסף בדגימות והשוו בין שני סוגים של גֵנים שמעניקים עמידות לאנטיביוטיקה. הסוג הראשון כולל גֵנים מוכרים שמעניקים כבר כיום לחיידקים מחוללי מחלות עמידות לאנטיביוטיקות מסוימות. הסוג השני כולל גֵנים שניסויי מעבדה שנעשו בעבר הראו שביכולתם להגן על חיידקים מפני אנטיביוטיקות, אך בפועל הם אינם נפוצים אצל חיידקים שמסוכנים לבני אדם.
כשהחוקרים השוו בין שני סוגי הגֵנים הם גילו הבדל משמעותי. התברר שהגֵנים המוכרים שמעניקים עמידות היו דומים במדינות סמוכות זו לזו, והדמיון ביניהם פחת ככל שהמרחק הגיאוגרפי בין הדגימות היה גדול יותר. לעומת זאת, תפוצתם של הגֵנים שהתגלו במעבדה הייתה דומה בדרך כלל במדינות רבות, בלי קשר למרחק ביניהם.
הממצא הזה רומז שהגֵנים מהסוג השני אינם מוגבלים לאזורים מסוימים או לאוכלוסיות חיידקים מסוימות. במקום זאת, נראה שהם קיימים במקומות רבים, גם אם אינם גורמים כיום לעמידות בפועל. מכאן הסיקו החוקרים שעצם נוכחותם של גנים כאלה אינה מספיקה כדי להסביר היכן תופיע עמידות לאנטיביוטיקה. לדבריהם, ייתכן שגורמים נוספים כגון מידת החשיפה של חיידקים לאנטיביוטיקה או יחסי התחרות ביניהם, משפיעים על השאלה אילו גנים יהפכו לנפוצים יותר ויופיעו בחיידקים מחוללי מחלות.
אם כך, גנים שעשויים להקנות עמידות נמצאים כמעט בכל מקום, אך עדיין לא ברור עד כמה אכן מציבים איום רפואי משמעותי. חלקם עשויים לא להיות פעילים מחוץ לתנאים המבוקרים מאוד בניסויי המעבדה שבהם הם התגלו; אחרים אולי לא יתפתחו לעולם אצל חיידקים שמחוללים מחלות אצל בני אדם. לכן דרושים מחקרים נוספים כדי להבין אילו מהם אכן עלולים לתרום להתפתחות של עמידות בעתיד.
מאת: נגה כרמון
באדיבות מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
https://davidson.weizmann.ac.il/
