קבוצת חוקרים מציריך פיתחה מערכת שאמורה להוות תחליף לאנטיביוטיקה ומיועדת להתמודד עם אחד מגורמי הזיהומים העיקשים והעמידים ביותר – הסטפילוקוקוס הזהוב. המערכת מבוססת תאים מהונדסים שאמורים לזהות את החיידק בגופנו ולהשמיד אותו

זיהומים הנרכשים בבתי חולים הינם אחת הבעיות המרכזיות המעסיקות את עולם הרפואה המודרני. בארה"ב נדבקים כ- 700,000 אנשים בשנה בזיהומים מסוג זה, מהם מתים כ- 70,000 [1], ולפי ההערכות בישראל מתים מסיבה זו כ- 4,000-6,000 אנשים בשנה [2]. אחד מגורמי הזיהום המובילים בבתי החולים הינו החיידק סטפילוקוקוס זהוב (Staphylococcus aureus), הגורם למגוון רב של תסמינים וסיבוכים- מזיהומי עור שטחיים ועד לסיבוכים מסכני חיים כגון דלקת ריאות, דלקת קרום המוח ואלח דם [3]. 

שתי סיבות עיקריות הופכות את החיידק למחולל זיהומים מוצלח כל כך. הראשונה היא התמחותו ביצירת קרום המורכב ממספר רב של חיידקי הסטפילקוקוס הזהוב ומחומרים אותם הם מפרישים, אשר נקרא ביופילם. הביופילם נוטה להיווצר על מגוון רב של משטחים - ממכשור רפואי ועד רקמות שונות ושתלים בגוף האדם. חיידקים המצויים במבנה זה הינם חבויים מהסביבה ולכן נוטים להיות פחות רגישים לתגובת מערכת החיסון ולטיפולים אנטיביוטיים [4].  הסיבה השניה היא שלמין זה יש נטייה לפתח עמידות לטווח רחב של סוגי אנטיביוטיקה. סטפילוקוקוס זהוב העמיד למתיצילין, או בשמו המוכר יותר, MRSA, הוא אחד מזני ההחיידקים העמידים הבעייתיים ביותר לטיפול. 

תאי מערכת החיסון שלנו מסוגלים לזהות את החיידק באמצעות קולטנים ייעודיים הנקראים TLRs (Toll-like receptors) היודעים לזהות מולקולות הנמצאות על-גבי החיידק [5]. זיהוי זה מוביל להפרשה של חלבונים הנקראים כימוקינים אשר מאותתים לתאים נוספים של מערכת החיסון להגיע לאיזור. עם זאת, הסטפילוקוקוס הזהוב פיתח מנגנונים רבים שעוזרים לו להתחמק ממערכת החיסון שלנו [6]. במאמר שפורסם בשנת 2018 בכתב העת היוקרתי Cell, חוקרים מאוניברסיטת ETH בציריך החליטו לנצל את הקולטנים המתוארים לעיל, ולהנדס מערכת מבוססת תאי אדם אשר יכולה לזהות ביעילות את נוכחות החיידק, ולהגיב באופן ישיר ומיידי [7]. 

החוקרים הינדסו תאי כלייה עובריים אנושיים, כך שיזהו את החיידק באמצעות קולטני ה-TLRs. במקרה זה, במקום להפריש חלבונים שיקראו לתאי מערכת החיסון, התאים יפרישו חלבון אשר באופן מקומי ומיידי יהרוג את החיידק. למשימה זו החוקרים בחרו את האנזים ליזוסטאפין (Lysostaphin) שמקורו בכלל ב"בן דוד" - חיידק סטפילוקוקוס נוסף מהמין Staphylococcus simulance. אנזים זה הורס את דופן התא של הסטפילוקוקוס הזהוב, וגורם למותו [8]. ניסויים ראשוניים שבוצעו על ידי החוקרים בתנאי מבחנה, הראו שתאים מהונדסים אלו, בהחלט מסוגלים לזהות ולחסל את הסטפילוקוקוס הזהוב, כולל זני MRSA.

בשלב הבא, כהכנה לניסוי בעכברים, נאלצו החוקרים להתמודד עם האתגר של הכנסת המערכת לגוף חי בצורה שלא תעורר את תגובת מערכת החיסון של המארח. כדי לעשות זאת הם כלאו את את התאים המהונדסים בתוך קפסולה מיקרוסקופית בעלת חורים מזעריים שמאפשרים את זיהוי החיידק על ידי התאים המהונדסים, אך לא מאפשרים כניסה של תאי מערכת החיסון שהינם גדולים יותר. מכיוון שאחד הסיבוכים הנפוצים של החיידק הוא היווצרות ביופילם על שתלים ביו-רפואיים, החוקרים השתמשו בעכברים עם שתלים מדומים כמודל. על מנת לבדוק את יעילות המערכת כטיפול מניעתי, הם הזריקו לעכברים את התאים המהונדסים העטופים בקפסולות, לפני זיהום ב-MRSA. הטיפול הראה תוצאות מרשימות: ב-10 מ-11 עכברים לא אותרה נוכחות חיידקית ולא התפתח ביופילם על השתלים לעומת כל עכברי קבוצת הביקורת. על מנת לבדוק את פוטנציאל הריפוי של המערכת, נערך ניסוי נוסף בו התאים המהונדסים הוזרקו לעכברים לאחר הדבקתם ב-MRSA. כל שמונת העכברים שקיבלו את הטיפול נרפאו לחלוטין, לעומת 3 מתוך 8 עכברים שטופלו בואנקומיצין, אנטיביוטיקה המשמשת כטיפול המקובל כיום לזיהומים של חיידקי MRSA[9].

למרות שמערכת ממוקדת כל-כך נראית כמו פתרון אידאלי לבעיה, ישנם עוד אתגרים רבים בהמשך הדרך עד שתאושר לשימוש בבני אדם. אתגרים אלו כוללים בדיקה של יציבות התאים והקפסולות לאורך זמן, מציאת דרכים לנטרול המערכת במקרה הצורך, וכמובן, בחינה מעמיקה של תופעות הלוואי להן גורם הטיפול. תופעת לוואי אפשרית שעלולה להיגרם בעקבות שימוש במערכת מסוג זה, המבוססת על תאים בעלי פוטנציאל חלוקה, היא היווצרות של גידולים ממאירים [10]. עם זאת, החוקרים אופטימיים ומאמינים כי מערכת שכזו יכולה להוות אלטרנטיבה לטיפולים אנטיביוטיים בעידן בו עמידות חיידקית לאנטיביוטיקה הולכת וגדלה. 

מקורות:

1. נתוני המרכז לבקרת מחלות ומניעתן (CDC) על זיהומים נרכשים בבתי חולים
2. ההערכות למספר מקרי מוות בישראל מהוועדה לביקורת המדינה
3. סקירה על זיהומי סטפילוקוקוס זהוב
4. סקירה על ביופילם של סטפילוקוקוס זהוב
5. סקירה על תגובת המערכת החיסונית המולדת לסטפילוקוקוס זהוב 
6. סקירה על חלבוני דופן התא של הסטפילוקוקוס הזהוב 
7. המחקר שמתאר את המערכת - Immunomimetic Designer Cells Protect Mice from MRSA Infection
8. מאמר על יעילות ליזוסטאפין נגד סטפילוקוקוס זהוב
9. קווים מנחים לטיפול בזיהומי MRSA של האגודה האמריקאית למחלות זיהומיות
10. מחקר שמדגים את יכולתם של תאי כלייה אנושיים עובריים ביצירת גידולים בעכברים מוחלשי חיסון