בשני מחקרים שונים, חוקרים הנדסו חיידקים כך שיפרישו חומרים – הורמונים למוחות של עכברים, ואנזימים נוגדי חמצון לתאים בתרבית. האם חיידקים יוכלו לשלוח לנו תרופות דרך האף אל המוח?
מחסום הדם-מוח הוא מבנה קרומי בררני, שמאפשר רק למעט מאוד מולקולות לחדור מזרם הדם אל תוך תאי המוח. בגלל המחסום, לא פשוט להעביר תרופות ישירות למוח דרך מחזור הדם – בין שמדובר בתרופות המוזרקות לווריד, ובין שהן נבלעות ואמורות להיספג בדם דרך מערכת העיכול. אחת הדרכים לעקוף את המחסום היא להעביר תרופות דרך מערות האף, שם נמצאת רקמה בשם אפיתל ההרחה. תאי אפיתל מצפים מבפנים חלקים מאיברי הגוף; אפיתל ההרחה כולל בין השאר קולטני ריח: תאים של מערכת העצבים, שמחוברים ישירות לפקעת ההרחה (olfactory bulb) – כלומר, לאזור במוח שאחראי על חוש הריח. עם זאת, בטיפות או בתרסיס לאף אפשר לצרוך רק מעט מהתרופה, וחלק מהכמות הקטנה-גם-כך הזאת צפוי להיספג בתאי האפיתל של מערכת הנשימה, ולא להגיע לאפיתל ההרחה. על מנת להתגבר על הבעיה, חוקרים הנדסו חיידקים שחיים במערות האף כך שיפרישו תרופות שיגיעו ישירות למוח.
מערות האף מאכלסות אוכלוסיית חיידקים בלתי מזיקה, שחיים שם דרך קבע. במחקר שפורסם בכתב העת Cell, מת'יו ווק צ'אנג (Wook Chang) ועמיתיו, מהאוניברסיטה הלאומית של סינגפור, ביקשו לבדוק אם אפשר להשתמש בהם להעברת תרופות למוח. החוקרים מצאו שהחיידק לקטובצילוס פלנטרום (Lactobacillus plantarum) נמצא רק על אפיתל ההרחה אצל בני אדם, אך לא על האפיתל של מערכת הנשימה. החוקרים הוסיפו צבע פלואורסצנטי לחיידקים ומצאו שכאשר מטפטפים אותם לאף של עכברים, החיידקים מתרכזים רק באפיתל הההרחה, אם כי לאחר כ-72 שעות כמות החיידקים יורדת פי שלושה עד פי ארבעה מכמותם ב-24 השעות הראשונות. בבדיקות נוספות נמצאה כמות גדולה של חיידקים בצואה של העכברים ובמעי הגס, מה שמעיד כנראה על סילוק עודפי החיידקים דרך מערכת העיכול לאורך זמן. כאשר החוקרים הנדסו את החיידקים כך שהחומר הפלואורסצנטי יופרש החוצה – וכך אפשר יהיה לראותו – הם מצאו שהחומר מגיע לפקעת הריח, ומשם לשאר המוח, בעיקר לאונות המצחיות.
עלו במשקל – אבל פחות
על מנת לבחון האם לשיטה הזו יש ערך טיפולי, החוקרים הנדסו את החיידקים כך שיפרישו הורמונים מווסתי תיאבון שפועלים במוח. הם טפטפו מדי יום כמות קטנה של חיידקים לאפים של עכברים רזים, ובמקביל החלו לספק להם מזון עתיר שומן. לאחר שמונה שבועות משקלם של העכברים בקבוצת הביקורת, שלא טופלו בחיידקים, עלה בכשליש – שבעה גרמים, בממוצע. לעומת זאת, משקלם של העכברים שטופלו בחיידקים עלה רק בגרם עד שלושה גרמים, ורקמות השומן שלהם היו קטנות יותר.
החוקרים ערכו לעכברים גם בדיקת העמסת סוכר, שבודקת מצב טרום-סוכרתי – רמות סוכר בדם שנחשבות גבוהות מהנורמה, ועלולות להתפתח לסוכרת מסוג 2. גם לפי הבדיקה הזו העכברים שקיבלו טיפול היו בריאים יותר. בניסוי נוסף, החוקרים השוו בין עכברים שקיבלו חיידקים לעכברים שקיבלו את התרופה עצמה בטיפות לאף. גם התרופה האטה את העלייה במשקל, אולם הטיפול בעזרת חיידקים היה יעיל יותר. החוקרים סבורים, אם כן, שטיפול כזה עשוי להיות דרך יעילה להעביר תרופות למוח.
במחקר נוסף, שפורסם בכתב העת Cell Systems, קבוצת המחקר של מארק גואל (Güell) מאוניברסיטת פומפיאו פאברה בספרד הנדסה חיידקי עור בשם קוטיבקטריום אקנס (Cutibacterium acnes) כך שיפרישו אנזימים נוגדי חמצון, במטרה להגן על העור מנזקי חמצון של קרינה על-סגולה, שנוצרים לאחר חשיפה ממושכת לשמש. החוקרים אף הנדסו גלאי מולקולרי שיחוש את הקרינה ויפריש בתגובה את האנזימים נוגדי החמצון. המערכת שהם פיתחו עבדה בתרביות תאים, אך טרם נוסתה על יצור חי של ממש.
אם כך, נראה שחיידקים בלתי מזיקים עשויים לשמש אותנו בעתיד כטכנולוגיה רפואית. ייתכן שבעזרתם נוכל להעביר תרופות ישירות למוח, או למקומות אחרים בגוף שקשים לטיפול, ואולי גם להגן על עצמנו מקרינת השמש.
מאת: דר' גל חיימוביץ'
באדיבות מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
https://davidson.weizmann.ac.il/
