העידן הרפואי המודרני החל כשמדען בריטי מפוזר, אלכסנדר פלמינג, חזר מחופשה ומצא את אחת מצלחות התרבית שלו מכוסה בעובש קוטל חיידקים. הוא גילה את הפניצילין, אחד מסוגי האנטיביוטיקה הראשונים בעולם.
תשעים שנים עברו, והעולם ניצב בפני משבר אנטיביוטיקה. חיידקים מסוימים פיתחו עמידות לתריסרי תרופות שנמצאות במאגרי הרופאים, מה שמוביל לזיהומים שקשה יותר ויותר לטפל בהם. מספר מקרי המוות העולמי מזיהומים עמידים לאנטיביוטיקה צפוי להגיע ל־10 מיליון עד שנת 2050. במעבדות מסביב לעולם מנסים המדענים – במרוץ נגד הזמן – לתרבת מולקולות חדשות שקוטלות חיידקים, אבל רוב האפשרויות הקלות כבר מוצו.
עם כל הכבוד לפלמינג, המיקרוביולוג שון בריידי סבור שהגיע הזמן לשנות את הטקטיקה. במקום לגדל סוגי אנטיביוטיקה בתרבית, הוא מקווה למצוא אותם באדמה.
"בכל מקום שאתה צועד בו יש עשרת אלפים חיידקים, שאת רובם לא ראינו מעולם", אומר בריידי, פרופסור באוניברסיטת רוקפלר בניו־יורק. רבים מהחיידקים הללו מתנהגים בדרכים שלא מובנות עדיין, ומייצרים מולקולות שלא נראו עד כה, והרעיון של בריידי הוא ש"יש בסביבתנו מאגר של סוגי אנטיביוטיקה שעוד לא הגענו אליו".
הגישה הזאת מתחילה להחזיר את ההשקעה: במחקר שפורסם ביום שני במגזין 'נייצ'ר מיקרוביולוג'י' דיווחו בריידי ועמיתיו על גילוי מחלקה חדשה של סוגי אנטיביוטיקה, שמוצתה ממיקרואורגניזמים לא ידועים החיים באדמה. יצורי המחלקה הזאת, שהם מכנים מלסידינים, קוטלים כמה חיידקים עמידים במיוחד ובהם הסטפילוקוקוס הזהוב מטיל האימה, העמיד למתיצילין (MRSA), בלי להסתכן בפיתוח עמידות.
לא תמצאו את האנטיביוטיקה הזאת בבית המרקחת הקרוב לבתיכם בשבוע הבא, מזהיר בריידי. דרושות שנים עד שמולקולה חדשה תפותח, תיבחן ותאושר להפצה. אבל הגילוי הוא הוכחה לעיקרון רב עוצמה, אומר המדען: עולם פוטנציאלי של מגוון ביולוגי שימושי ולא מנוצל עדיין ממתין לגילויו.
רוב סוגי האנטיביוטיקה מגיעים מחיידקים. למשל, סטרפטומיצין, המשמש לטיפול בשפעת ובדבר, מיוצר מהחיידק סטרפטומיצס גריסאוס. החיידק הזה התגלה במקור באדמה בשדה חקלאי בניו־ג'רזי, אף שהמחקר על אנטיביוטיקה נעשה באמצעות השימוש בתרביות תאים.
חיידקים נלחמים זה בזה כבר מיליארדי שנים – זמן רב בהרבה מהתקופה שבני האדם נמצאים בסביבה – כך שאין זה מפתיע שהם פיתחו את כלי הנשק הטובים ביותר נגד חבריהם. עם זאת, הרוב המכריע של החיידקים הללו לא גדלים היטב בתנאי מעבדה מבוקרים, מה שמקשה על לימודם. "אולי בשימוש בגישה הפשוטה המבוססת על תרביות, פספסנו את רוב הכימיה המתחוללת בין החיידקים", מסביר בריידי.
עדיף אולי לשאוב מולקולות מעניינות ישירות מהסביבה, ועם הופעת המטא־גנומיקה – שיטה שמאפשרת לחקור את כל החומר הגנטי שנאסף במערך דוגמיות נרחב – החוקרים יכולים לעשות בדיוק את זה.
לצורך המחקר שיבט הצוות של בריידי כמויות נרחבות של די־אן־אי ממאות דוגמיות קרקע שתרמו מדענים בכל רחבי ארה"ב, ומיינו את החומרים בחיפוש אחר רצף גנטי מעניין. "מרבית מה שיש שם לא מוכר לחלוטין, וזה העתיד", אומר בריידי.
הוא ועמיתיו בחנו גן ידוע המקושר לייצור אנטיביוטיקה התלויה בסידן – מולקולה שמתקיפה תאי חיידקים אך רק כשסידן נמצא בסביבה. הסברה היא שקיום של מתג "כיבוי־הדלקה" כזה עשוי להקשות על חיידקים לפתח עמידות לחומר. בשל כך, הגן של התלות בסידן עשוי לאותת על רצף גנטי ארוך בהרבה השולט בייצור אנטיביוטיקה, באופן דומה מאוד לכך שמציאת הוראות לאפיית קרם עוגה עשויה לאותת לבשלנים שהם סמוכים למתכון לפאי.
אחרי שזיהו רצף גנטי שמכיל את גן התלות בסידן, החוקרים שיבטו אותו והזריקו אותו לחיידק, והכניסו אותו לתרבית. בתוך זמן קצר החיידקים הללו ייצרו מלסידינים. כשהניחו אותם על קטעי עור של עכברושים שנדבקו בחיידקי MRSA, המולקולות הללו, שלא היו ידועות קודם לכן, חיטאו בהצלחה את הפצעים. החיידקים לא הפגינו סימני עמידות גם לאחר שלושה שבועות של חשיפה.
לדברי בריידי, מלסידינים פועלים באמצעות התערבות בתהליך שבו נעזרים החיידקים לבניית קרום התא שלהם. תאים אנושיים מסתמכים על תהליך שונה, כך שהאנטיביוטיקה אינה רעילה לבני האדם.
בריידי ועמיתיו אינם יודעים מאיזה זן מגיעות המולקולות, אבל הם אינם צריכים לדעת זאת – כבר נמצאת ברשותם התוכנית הגנטית לבנייתן. "המאמץ כעת הוא לשנות את קנה המידה", מסביר המדען. לפני שנתיים ייסד בריידי את החברה 'לודו תרפיוטיקס', שמכוונת להאיץ את תהליך הגילוי ולבסוף לייצר תרופות חדשות למחלות.
בריידי אינו המדען היחיד שיש לו רעיון כזה. חוקרים במקומות אחרים בעולם משתמשים במטא־גנומיקה כדי לחפש מיני אנטיביוטיקה חדשים במימי האוקיינוס ובמעיהם של חרקים. בינתיים יושמו שיטות המחקר הללו בתשתיות ביוב עירוניות ובאגמים מזוהמים, כדי לגלות את ההיקף הנרחב של העמידות בפני אנטיביוטיקה.
בריאיון ל'לוס־אנג'לס טיימס' הסביר קים לואיס, מיקרוביולוג מאוניברסיטת נורת'איסטרן, שהחיפוש אחר גנים תלויי סידן אפשר לצוות של בריידי לסנן כמויות נרחבות של די־אן־אי. "הם השתמשו בגישה מחוכמת כדי לכרות אנטיביוטיקה", הוא אמר.
אך לואיס, שלא השתתף במחקר, טען עוד שבריידי ועמיתיו יצטרכו להמשיך לזהות חתימות די־אן־אי שונות הקשורות לאנטיביוטיקה כדי שהשיטות שלהם יוסיפו לעבוד. "עכשיו אנחנו צריכים לומר: 'אתם יכולים להצליח עוד יותר'".
