חיידקים ונגיפים וגם שאר היצורונים המקיפים אותנו מכל עבר, משפיעים על חיינו מכל מיני כיוונים. בבלוג אספר על אלה המוזכרים מדי פעם בחדשות וגם לחדשות מדעיות הקשורות בהם. כמו כן אשתף אתכם גם בתמונות ודיווחים על יצורים גדולים יותר, שבהם אצפה בטבע. בלוג זה גם יהווה ארכיון לחומרים שכתבתי בעבר ורלוונטיים לנושא.

9.10.19

כיצד תאים חשים ומגיבים על מחסור בחמצן - פרס נובל בפיזיולוגיה ורפואה לשנת 2019.


ב-7 באוקטובר הכריזה ועדת הפרס על  הזוכים בפרס לשנת 2019. הזוכים במשותף הם ויליאם קיילין (Kaelin), סיר פיטר רטקליף (Ratcliffe) וגרג סמנזה (Semenza), על תרומתם המשותפת לחקר התאמת התאים האיקריוטיים לשינויים בזמינות החמצן.

מימין לשמאל:  גרג סמנזה, סיר פיטר רטקליף וויליאם קיילין
איור:  
Niklas Elmehed. © Nobel Media
כל התאים האיקריוטיים (למעט חריגים בודדים) זקוקים לחמצן מולקולרי (O2) כדי להפיק בעזרתו את האנרגיה הדרושה לקיומם ולתפעולם. שלושת זוכי הפרס פענחו את המנגנון שבעזרתו חשים התאים השונים שינויים בזמינות החמצן, ומסתגלים בהתאם. לתגלית שלהם יש גם השלכות רפואיות שמאפשרות כבר היום להתמודד בעזרתן עם מספר מחלות מוכרות.

אוטו ורבורג (Warburg), שזכה בנובל הזה ב-1931, היה הראשון שהדגיש את חשיבות העניין. ב-1938 זכה גם קורניי הימנס (Heymans) בנובל על גילוי (בין היתר) הקשר של חישת ריכוז החמצן נמוך (Hypoxia) בדם והעברת האינפורמציה למוח דרך מערכת העצבים.

השלב הבא היה איתור חשיבותו של ההורמון אריתרופויטין (erythropoietin), המיוצר בכליות, שגורם לעלייה בכמות תאי הדם האדומים בזמן מחסור בחמצן. אך הגורם שמקשר בין המחסור בחמצן להורמון לא היה ידוע.

גרג סימנזה חקר את הבקרה על הגן EPO, המקודד את האריתרופויטין. הוא מצא רצפי בקרה במעלה הגן, שמפעילים את הגן בתנאי חוסר חמצן. פיטר רטקליף, שחקר את אותו גן במקביל, מצא שרצפי בקרה אלה מתבטאים ומפעילים גנים גם בתאים של רקמות רבות אחרות, שאינן מייצרות את האריתרופויטין.

סימנזה מצא, ופירסם ב-1995, את תצמיד החלבונים המתקשר לאותם רצפי בקרה שאותו כינה hypoxia-inducible factor (ובקיצור HIF). התצמיד הכיל שני חלבונים: HIF-1α ו-ARNT. אך מי מפעיל אותם כשיש מחסור בחמצן?

הסתבר שכשיש מספיק חמצן (Normoxia) החלבון HIF-1α מסומן ביוביקוויטין ומובל לפרוק בפרוטאזום. אך תהליך זה מופסק כשיורד ריכוז החמצן.

כאן נכנס לתמונה חוקר הסרטן ויליאם קיילין. שחקר את המחלה הגנטית  von Hippel-Lindau’s disease (ובקיצור VHL). מחלה זו גורמת לציסטות וגידולים בתאי עור ובתאי מערכת העצבים, ולגידולים, שמתחילים כשפירים, ויש סיכוי גבוה שיהפכו לממאירים. 

מחלה זו נגרמת כתוצאה ממוטציה בגן יחיד, שכונה אף הוא VHL. תפקידו המקורי של הגן VHL הוא לעכב גידולים סרטניים. קיילין גילה שבבתאי הגידולים של חולי VHL יש כמות גדולה של HIF-1α גם בנוכחות חמצן. החדרת הגן התקין לתאים החזירה את רמת ה-HIF-1α לרמה התקינה. ואז הסתבר, ש-VHL הוא חלק מהתצמיד האחראי על סימון ביוביקוויטין של HIF-1α  וחלבונים אחרים. רטקליף הראה ש-VHL מגיב ישירות עם HIF-1α כחלק מהתהליך.

ב-2001 גילו קיילין ורטקליף, כל אחד בנפרד, שבנוכחות חמצן מסומן HIF-1α בשתי קבוצות הידרוקסיל על ידי אנזימים שמופעלים בנוכחות חמצן - prolyl hydroxylases - וזה מה שמאפשר ל-VHL להגיב עם HIF-1α ולסמן אותו ביוביקוויטין. רטקליף גם זיהה ואפיין את האנזימים.

Oxygen levels
תרשים הממחיש את הפעילות הביוכימית המתוארת כאן עם חמצן, למעלה, ובהעדרו,  למטה.
המקור - אתר הנובל

מחסור בחמצן קשור למחלות רבות - בעלי כשל כלייתי סובלים מאנמיה כתוצאה מהמחסור באריתרופויטין. בתאים סרטניים המחסור בחמצן גורם לתאים הסרטניים להשרות סביבם צימוח של כלי דם שמסייעים לגידול. הכרת המנגנון מסייעת לפיתוח תרופות יעודיות, חלקן כבר בצנרת.

דוגמה אחת לכך היא תרופה המעכבת את את פעילות החלבון HIF2, שלא הוזכר כאן, אך פעילות תקינה שלו דרושה להפעלת HIF-1α. התרופה, המיוצרת בחברת Eli Lilly, נמצאת במבדקים קלינים בחולי סרטן הכליה, שמחלתם נגרמת ממוטציה בגן VHL. נבדקת גם האפשרות שהתרופה תעזור גם לחולי VHL.

מחסור בחמצן קשור למחלות רבות - בעלי כשל כלייתי סובלים מאנמיה כתוצאה מהמחסור באריתרופויטין. בתאים סרטניים המחסור בחמצן גורם לתאים הסרטניים להשרות סביבם צימוח של כלי דם שמסייעים לגידול. הכרת המנגנון מסייעת לפיתוח תרופות יעודיות, חלקן כבר בצנרת.

דוגמה אחת לכך היא תרופה המעכבת את את פעילות החלבון HIF2, שלא הוזכר כאן, אך פעילות תקינה שלו דרושה להפעלת HIF-1α. התרופה, המיוצרת בחברת Eli Lilly, נמצאת במבדקים קלינים בחולי סרטן הכליה, הנובע ממוטציה בגן VHL. ויתכן שאף תעזור לחולי VHL.


מקורות ולקריאה נוספת:

הודעה לעיתונות של ועדת הפרס

מידע מפורט יותר - באתר הנובל

מאמר על התרופה שמעכבת את HIF2 - מכתב העת Journal of Clinical Oncology

כתבה על הזכייה בכתב העת Nature

פורסם במקביל גם בדף הפייסבוק של מדעי הטבע והחיים באוניברסיטה הפתוחה

7.10.19

האם יכלו חיים להיווצר על אנקלדוס, הירח של שבתאי.

בשובל הנפלט באופן קבוע מהקוטב הדרומי של אנקלדוס - הירח של שבתאי, אותרו חומרים אורגניים מעניינים שמאששים את האפשרות  להווצרות חיים עליו, בעבר, בהווה או בעתיד.

שבתאי (Saturn) הוא כוכב הלכת הששי של מערכת השמש שלנו. ב-1789 גילה האסטרונום הנודע ויליאם הרשל (Herschel), בין יתר תגליותיו, את קיומו של הירח אנקלדוס (Enceladus - ויש המבטאים אנסלדוס) - אז הוא היה השני שהתגלה, והיום הוא הששי בגודלו מבין 82 הירחים המוכרים (נכון לספטמבר 2019) הסובבים את שבתאי. השם אנקלדוס ניתן לירח על-ידי בנו של הרשל, ג'ון, על שם אחד הגיגאנטים - הענקים מהמיתולוגיה היוונית - שאיימו להפיל את זאוס ממושבו במרומי הר האולימפוס.

רק בשנות השמונים של המאה הקודמת, כתוצאה מתצפיות שנעשו על שבתאי משתי החלליות ווייאג'ר (Voyager) החל להצטבר עליו מידע. והוא נודע בעיקר בשל שתי תכונות מעניינות. - יש עליו פעילות געשית, שמתבטאת בגיזרים פעילים על פני השטח. והוא העצם הבוהק (מחזיר האור) ביותר במערכת השמש.

עיקר המידע שיש ויהיה לנו על אנקלדוס מגיע מהחללית קאסיני (Cassini) שיצאה למסעה לחקר שבתאי וירחיו בשנת 2004 והתרסקה לתוכו ואז סיימה את פעולתה בשנת 2017. אך מידע רב שנאסף מהחללית עדיין מחכה לפענוח.

קאסיני עברה לראשונה ליד אנקלדוס בשנת 2005. מכשיריה גילו שעל הירח יש כמות גדולה של מים - במצב נוזלי ובמצב מוצק. בשנת 2011 הכריזה NASA על אנקלדוס כמקום אפשרי להתיישבות בני אדם.

מהקוטב הדרומי של אנקלדוס יש פליטה מתמדת של סילון המכיל גזים וגרגרי קרח לחלל. בקוטב הדרומי נמצא אוקיינוס מתחת לשכבת קרח שמקיפה את הירח, האוקיינוס מצידו יושב על ליבה סלעית, שבצמוד אליה יש גם פעילות הידרותרמלית. - כל זה בעצם אומר שמה שנפלט לחלל מהקוטב הדרומי בעצם כולל כימיקלים מכל האזורים הללו.

File:PIA21338-Enceladus-SouthPolarJets-20170413.jpg
אנקלדוס, כפי שצולם מהחללית קאסיני ב-2017. ניתן לראות את  הסילון הנפלט מהקוטב הדרומי שלו.
המקור: NASA 

לקאסיני היה מיכשור שאיפשר לדגום את הסילון ולזהות (באמצעות ספקטרומטר מסות) את מרכיבי הגז הקוסמי וגרגירי הקרח שנפלטים ממנו לחלל.

במאמר שהתפרסם בשבוע שעבר, פורסם שהתגלו בסילון חומרים אורגניים שמכילים חמצן, חנקן וטבעות ארומטיות. חלק מהחומרים שהתגלו הם אבני בניין בסינתזה של חומצות אורגניות שחשובות לקיום החיים, כחומצות אמיניות. ממצא זה מחזק את האפשרות והתקווה, שאולי נמצא על קאסיני ייצורים חיים. החוקרים משערים, שאם ימצאו כאלה, הם יהיו באזורים החמים יותר - באזורים של הפעילות ההידרותרמלית.

לקריאה נוספת

המאמר - מ-Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

אנקלדוס: ירחו המרתק של שבתאי - כתבה מ-YNET  - ד"ר יגאל פת-אל - יו"ר האגודה הישראלית לאסטרונומיה - 2011

האם יש חיים באחד הירחים הקפואים של שבתאי? - כתבה מסיינטיפיק אמריקן, באתר הידען - 2017

פורסם במקביל בדף הפייסבוק של המחלקה למדעי הטבע והחיים באוניברסיטה הפתוחה. 

28.9.19

91 שנים לצלחת של פלמינג


צלחת פטרי עם חיידקים שזוהמה על-ידי עובש הובילה את אלכסנדר פלמינג לגלות את פעילות הפניצילין


ב-28 בספטמבר 1928, החזיק הרופא והחוקר אלכסנדר פלמינג (Fleming) צלחת ובה מושבות של חיידקי Staphylococcus aureus, שהיתה בדרכה לפח האשפה לאחר שזוהמה על ידי עובש. אבל עצר בו כשהבחין בתופעה מוזרה: בעוד שהמושבות המרוחקות מהעובש היו "רגילות", כפי שמושבות חיידקים אמורות להראות, המושבות הקרובות לעובש היו "מומסות" (כפי שניתן לראות בתמונה).

הצלחת המקורית של פלמינג בה גילה את פעילות הפניציליום
המקור: Alexander Fleming, "On the Antibacterial Action of Cultures of a Penicillium,
with Special Reference to Their Use in the Isolation of B. Influenzas"
The British Journal of Experimental Pathology, (1929) x: p.226.


אנו יודעים שהתופעה נצפתה ותועדה גם קודם, אך פלמינג הבחין בה, ובדק את משמעותה. הוא ביצע ניסוי חוזר, שבו זרע גם את הפטרייה המזהמת וגם חיידקים על צלחת, ולאחר שראה שהתוצאות חוזרות על עצמן, העלה את ההשערה שהפטרייה מפרישה חומר קטלני לחיידקים. פלמינג זיהה בעובש, שהיום שמו המדעי Penicillium Chrysogenum, (ואז היה P. Notatum) את החומר, הוכיח את יעילותו במעבדה, וקרא לו, על שם הפטרייה, פניצילין (Penicillin). היום מכונה החומר פניצילין G, או בֶּנזיל פניצילין (benzylpenicillin). פלמינג ניסה - וכשל - לבודד את הפניצילין ולנקותו. לכן כמעט נגנזה תגלית זו, כקוריוז מדעי מעניין, כמו קודמותיה.

כעשר שנים מאוחר יותר, ב-1938, החלו הווארד פלורי (Florey) וארנסט חן (Chain), בתחילה באוניברסיטת אוקספורד, ולאחר פרוץ מלחמת העולם השנייה גם במעבדות משרד החקלאות באילינוי שבארצות הברית, לנסות לייצר פניצילין בכמויות מסחריות - בהסתמכם על הפרסום וזן הפניציליום של פלמינג.

הזן המקורי שפלמינג בודד ייצר כמויות קטנות מאד (5-2 יחידות) של פניצילין למ"ל תרבית. פלורי וחן הצליחו לשנותו במעבדה, אך התפוקה החדשה (200-150 יחידות למ"ל) היתה עדיין קטנה מדי. הם חזרו למקור, לאדמה, ובודדו זנים רבים של פניציליום. מאחד מהם (שייצר במקור 260 יחידות פניצילין למ"ל) הם הצליחו, לאחר טיפולים מוטגניים (שימוש בחומרים הפוגעים ב-DNA וגורמים לשינוי בו, כמו קרינת UV או שימוש בכימיקלים מסוימים), להפיק 3,000 יחידות פניצילין למ"ל, שקטל חיידקים בתנאי המעבדה.

להפתעתם, ניסיון לטפל באמצעות הפניצילין שהפיקו בזיהומים חיידקיים בחיות כשל לחלוטין. בדיקה של הפניצילין העלתה שלא מדובר בפניצילין המקורי, אלא בפניצילין אחר (n-heptylpenicillin), שסומן באות K, שבדיעבד הסתבר שהוא נוטרל בחיות הניסוי ואיבד את פעילותו האנטיביוטית. לאחר כמה שבועות נמצא הפתרון, כשנמצא שהוספה למצע הגידול של חומצה פנילאצטית (phenyl-acetic acid) גרמה לפטרייה ליצר פניצילין G. הפקת הפניצילין בכמויות מסחריות בעיצומה של המלחמה תרמה להצלת חיים של חיילים רבים של בעלות הברית.

כרזה שפורסמה בזמן המלחמה

פלמינג מקבל את פרס נובל מגוסטב החמישי, מלך שוודיה, 1945.
חן ופלורי מאחור.
ויקיפדיה

מקור והרחבה

סֵר אלכסנדר פלמינג - מגלה הפניצילין - מבלוג זה


פורסם במקור בדף הפייסבוק ובאתר האינטרנט של "מדע גדול בקטנה" - 28 בספטמבר 2019 

10.9.19

מתנגדי חיסונים בפקיסטן מונעים את ההכחדה של נגיפי הפוליו.


מחלת הפוליו (poliomyelitis), המוכרת גם בשם "שיתוק ילדים",  היא מחלת מעיים נגיפית, המלווה בסיבוך תדיר כ-1 ל-500 עד אלף מקרים, של פגיעה במערכת העצבים. 

במחצית הראשונה של המאה העשרים מחלת הפוליו היוותה איום ממשי על ילדים ומבוגרים, שחלקם מתו ממנה, ואחרים לקו בשיתוק.

ב-1952 פיתח יונאס סאלק (Salk) תרכיב חיסון של נגיפים לא פעילים שהזרקתם איפשרה יצירת נוגדנים כנגד נגיפי הפוליו בדם של המחוסן. החיסון מנע את השיתוק אצל המחוסנים. אבל לא מנע את מחלת המעיים, ואת היות החולים מקור להדבקה (שעלולה להוביל לשיתוק) של אנשים שאינם מחוסנים.

ב-1956 פיתח אלברט סייבין (Sabin) חיסון פומי (דרך הפה)  של נגיף מוחלש כנגד נגיף הפוליו ועל סדרת ניסויים המוניים בחיסון זה. החיסון של סייבין נוסה בהצלחה על 80 מיליוני ילדים ברחבי העולם. מאפריל 1960, אז חוסנו בארצות הברית 100 מיליון איש, שני התרכיבים מהווים חלק משגרת החיסונים ברוב מדינות העולם. 

בזכות החיסונים של סייבין וסאלק, נעלמה המחלה מרוב האזורים בעולם, ומספר החולים יורד משנה לשנה. ב-2017 דווחו רק 22 מקרים של פוליו ברחבי העולם, והדרך חהכחדת הנגיף והמחלה נראתה די בטוחה. 

A group of female vaccination volunteers get off a boat on the Indus River in Pakistan
צוות מחסן חוצה את נהר האינדוס בפקיסטן
WHO/A. Zaidi

כעת נותרה פקיסטן, כנראה המדינה האחרונה בה עוד קיימת המחלה. בפקיסטן יש בעיה חמורה של מתנגדי חיסונים, שלובתה באפריל השנה על ידי דיווח תקשורתי שמספר ילדים חלו לאחר חיסון (לא מחלה שחייבה אשפוז). גם אופיזיציוניים משתמשים בהתנגדות לחיסונים כאמצעי פוליטי. התוצאה - כשני מיליון משפחות לא מחסנות את ילדיהם, וידוע לפחות על 58 ילדים עם מחלת המעיים (שמפיצים נגיפים לכל עבר.....)  האם תהיה שם התפרצות?  לא ברור.  וגם ההכחדה נדחתה לבינתיים. 


צוייץ בטוויטר של "מדע גדול קטנה" - 10 בספטמבר 2019. 

בעקבות כתבה ב-Los Angeles Times ב-5 בספטמבר 2019

חיסונים נגד פוליו - באתר ממשלת פקיסטן

7.9.19

טבע באוגנדה

ב-22 באוגוסט 2019, יצאנו, רעייתי ואני, לטיול טבע פרטי במשך 13 יום  בשמורות  הטבע של אוגנדה.  כאן יש תמונות ייצוגיות בלבד. הקישורים מובילים לכל הצילומים שחלקם יסוננו בהמשך. 


מאנטבה לג'ינג'ה, אוגנדה - 23-08-2019
עגורי כתר
מרבו

שיט על הנילוס, אוגנדה - 24-08-2019
נחליאלי אפריקאי עקוד - African pied wagtail

עיטי דגים אפריקניים

קרנפים עבי שפה ב-Ziwa, אוגנדה - 24-08-2019
נקבה וגור

מ-Ziwa למפלי מורצ'יסון, אוגנדה - 25-08-2019
פניניות
מפל מורצ'יסון מלמעלה

ספארי בשמורת מורצ'ינסון, אוגנדה - 25/6-08-2019
פילים אפריקניים - נקבה ושני צעירים
בישוף אדום צפוני - Northern Red Bishop
חובה שחורת בטן
כוח הנילוס - פרט צעיר
בנילוס הויקטוריאני, אוגנדה - 26-08-2019
נחשון אפריקני
מפלי מורצ'יסון
בבונים בדרך ליער קיבלה, אוגנדה - 27-08-2019
בבונים בדרכים

שימפנזים ביער קיבלה, אוגנדה - 28-08-2019
הזכר השליט
נקבה וגור
דרך אגמי הלוע לתעלת קזינגה, אוגנדה - 29-08-2019
אגם-לוע
קוקל לבן-גבה
קובוס מים
שיט בתעלת קזינגה, אוגנדה - 29-08-2019
פילים אפריקניים

חסידה צהובת מקור


שמורת Ishasha, אוגנדה - 30-08-2019
אריה
שלדג עצים


משמורת איששה ליער בווינדי
, אוגנדה - 31-08-2019
קוב אוגנדי
טופי (דמליסק סהרי)

חרדון עצים כחול ראש

גורילות ביער בווינדי
, אוגנדה - 01-09-2019
הזכר השליט -נכסוף הגב
נקבה וגור

הדרך אל, ואגם בוניוני, אוגנדה - 02-09-2019
קוף L'Hoest's

שמורת אגם Maburo, אוגנדה - 03-09-2019
אורג שחור ראש
זברה

קו המשווה וביצת מבמבה, אוגנדה - 04-09-2019

אנפת גולית



25.8.19

לקראת החזרה לטבע של קרנף רחב שפה בשמורת Ziwa באוגנדה



באוגוסט השנה, במהלך טיול טבע באוגנדה, ביקרתי עם רעייתי ב-Ziwa rhino sanctuary. זו שמורה מיוחדת ומגודרת  שמטרתה לאפשר לקרנפים רחבי שפה להתרבות בבטחה, למטרת השבתם לטבע. התחילו מגרעין של ששה והיום יש כבר 29 קרנפים. כשיהיו בשמורה 50 פרטים ,  ישחררו את כמחציתם לטבע, בשמורות הרגילות.

הקרנף רחב השפה (Ceratotherium simum), המכונה גם בטעות קרנף לבן (בגלל שיבוש המילה רחב בשפת האפריקנס - Weit, עם המילה האנגלית White). למין שני תת-מינים, צפוני ודרומי. שהצפוני ביניהם נכחד לגמרי מהטבע, ונותרו כעת במתקן פרטי בקניה שתי נקבות. באוגוסט 2019 הפרו במבחנה ביציות של שתי הנקבות באמצעות זרע מוקפא של זכרים שחיו בעבר בגן החיות של צ'כיה. האם זה יאפשר לשקם את תת-המין, ימים יגידו.

הנקבה בת 6 מהדור השני אוהורו (Uhuru - עצמאות) עם גור  זכר בן השנה נקיטומה (Nakitoma, על-שם אחד המעיינות בשמורה).
באמבטיית בוץ

מתת-המין הדרומי נותרו כ-20,000 פרטים בסוואנות של מזרח ודרום אפריקה, בדרום אפריקה, בנמיביה, בקניה ובזימבבואה. הם מוגדרים בסכנה וחשוב לשמור עליהם. אך הם יחסית במצב טוב יחסית לארבעת מיני הקרנפים האחרים שנמצאים בסכנת הכחדה חמורה - בגלל הציד הלא חוקי בשל הקרניים שלהם.

הקרנף רחב השפה האחרון ניצוד באוגנדה ב-1982, ומאז אין בה קרנפים בטבע. ב-1997 הוקמה הקרן - Rhino Fund Uganda - שגייסה (וממשיכה לגייס) את המשאבים הדרושים ואת השטח, כ-70 קמ"ר, להקמת השמורה המגודרת ב-Ziwa. ב-2004 ו-2005 הובאו לשטח ששה קרנפים בוגרים, שלושה מכל זוויג - מקניה וארצות הברית. שניים מהזכרים ושלוש הנקבות הצליחו להעמיד צאצאים. נכון ל-2019 יש בשמורה 29 קרנפים, עליהם שומרים מרחוק כ-80 פקחים ושומרים חמושים בעזרת אנשי מנהלה נוספים (והכל במימון הקרן).

אחד הזכרים המייסדים, מוג'ה (Moja - שם שמשמעותו מספר אחד) - כבן 18. 
בגלל מיעוט האנטילופות בשמורה והצורך של הקרנפים בעשב נמוך לאכילה, מוכנסות לשמורה בצורה מבוקרת פרות שמכסחות עבור הקרנפים את העשב. מלבד זה, ההתערבות האנושית בשמורה מינימלית, והיא כוללת מעקב רציף אחריהם, תעוד. שמירה, והנחיית התיירים.

הנקבה בת 5 מהדור השני לונה (Luna - ירח) עם הגורה בת שמונת החודשים קוץ' (Kuch, שלום בשפה מקומית).

לכל התמונות שצולמו בשמורה


לאתר האינטרנט של שמורת Ziwa

8.8.19

חיידקי ליסטריה – נא לא להקל ראש


חיידקי הליסטריה שנמצאים במזון ובמי השתייה גורמים למחלות שונות, וגם להיסטריה. הם הגיעו לאחרונה לכותרות בגלל פוליטיקאי בכיר שניסה, לכאורה, למנוע סגירה של מסעדה שנמצאו במוצריה חיידקים אלה. לפחות שלושה אנשים חלו אחרי שסעדו בה ואישה בהיריון אף איבדה את עוברה. אז מיהם החיידקים ולמה הם גורמים?

איור בשלושה מימדים של חיידקי ליסטריה.  מבוסס על תצלום במיקרוסקופ אלקטרונים
המקור: 
CDC/ James Archer, Illustrator: Jennifer Oosthuizen
מדי פעם מופיעות בעיתונות ובמרשתת דיווחים על מציאת חיידקי ליסטריה במסעדות שונות, ואף במוצרי מזון מצוננים הנמכרים במעדניות. 

חיידקי Listeria monocytogenes בוּדדו ואופיינו לראשונה בקיימברידג', אנגליה, ב-1924: קבוצתו של אבריט מוריי (Murray) זיהתה אותם כגורמי מגיפה בארנבות ובשרקנים, שאופיינה במונוציטוזה - התרבות מסיבית של תאי דם לבנים בלעניים. לפיכך כונו החיידקים בשם Bacterium monocytogenes. ב-1927, בדרום אפריקה, גילה  ג'יימס פירי (Pirie) חיידקים בכבד של גרבילים חולים וכינה אותם Listerella hepatolytica. השם ניתן לכבודו של הלורד ג'וזף ליסטר (Lister), שהכניס את החיטוי לשגרת העבודה של בתי-החולים, ובאותה שנה מלאו 100 שנים להולדתו. בהמשך התברר ששני מיני החיידקים היו בעצם אותו המין והשמות אוחדו ל- Listerella monocytogenes. אך מאחר ששם הסוג Listerella כבר היה תפוס (על-ידי יצור חד-תאי אחר), שונה השם ל-Listeria.

חיידקי הליסטריה נפוצים מאוד באדמה, באבק, בביוב, במים ובמרבית דגימות המעיים של בעלי-חיים. גם חלק מהאנשים מהווים נשאים שלהם, בלא סימנים מיוחדים. לרוב הם אינם גורמים למחלה חמורה באנשים בריאים: חלק קטן מהנדבקים סובלים מתסמיני חום, כאבי ראש חזקים, הקאות ועוד, ואלו חולפים מאליהם בתוך ימים אחדים. רוב האחרים אינם חולים כלל, והם מהווים רק נשאים לתקופה מוגבלת. 

אך ישנה אוכלוסייה בריאה הרגישה מאוד לחיידקי הליסטריה - נשים הרות (ועובריהן), פגים ויילודים עד גיל של כחודש בערך. החיידקים מסוגלים לעבור דרך השליה מהאם לעובר או למי השפיר, ולגרום להפלה או ללידת תינוק חולה (באלח דם או בדלקת קרום המוח). התמותה בילודים חולים עלולה להגיע ל-50 אחוזים.  

אוכלוסיות נוספות שנמצאות בסיכון הן קשישים, חולים במחלות אחרות ואנשים בעלי מערכת חיסון חלשה. בכל האוכלוסיות האלה, התמותה עלולה להגיע ל-30%. 

המחלות הנכללות תחת הכותרת של ליסטריוזיס (listeriosis) מגוונות מאוד והן: גרנולומטוזיס (הופעת כיבים וגרנולומות - מעין גידולים הנוצרים סביב מוקדי זיהום - על האיברים הפנימיים); אלח דם (סֶפְּסיס - תגובה חיסונית חזקה נגד כמות גדולה של חיידקים בדם שעלולה להיות קטלנית); דלקת קרום המוח; דלקת קרום הלב; דלקת עצמות ודלקת פרקים.

המקרה שעלה לכותרות עכשיו הוא מחלתה (ב-2015) של אשה בהריון בעקבות ביקור במסעדה שהובילה לבסוף להפלת עוברה. (פרוט בקריאה הנוספת), אך זהו אינו המקרה המפורסם היחיד: ביוני האחרון התפרצה המחלה בבית חולים בדרום מזרח אנגליה. תשעה מהמאושפזים (לכולם כמובן מחלות רקע)  חלו כתוצאה מאכילת כריכי בשר וסלט מזוהמים בחיידקים שהגיעו מספק המזון המוכן של בית החולים. ששה מהם מתו. בהתפרצות מקבילה, בבתי חולים במנצ'סטר וליברפול, מתו שלושה חולים נוספים.

חיידקי הליסטריה מועברים אלינו כמעט אך ורק דרך מוצרי מזון ומים מזוהמים. מוצרי בשר מזדהמים במשחטה עקב מעבר ממשטחי עבודה שבאו במגע עם הפרשות של החיות. ירקות מזדהמים עקב השקיה במי ביוב או זיבול אורגני בהפרשות בעלי-חיים, או ממשטחים שטופל עליהם בשר מזוהם. דגים ואצות מזדהמים כאשר המים שבהם גדלו מזוהמים. חלב שאינו מפוסטר ומוצרים שהוכנו ממנו יכולים גם הם להכיל חיידקי ליסטריה (ואחרים, שחלקם מסוכנים עוד יותר). מרבית החיידקים שהיו במוצרים שבושלו היטב או בחלב שפוסטר הושמדו, והמוצרים ככלל אינם אמורים להכיל חיידקי ליסטריה. טווח הטמפרטורות שבהם משגשגים חיידקי הליסטריה הוא 44-0 מעלות. עם זאת, על אף שהטמפרטורה האופטימלית לגידולם היא 41 מעלות, טמפרטורת המקררים שלנו - 10-4 מעלות - מאפשרת להם להתרבות, לאט אבל בטוח - וכמעט ללא מתחרים.

במזונות נאים כמו סושי או סלטים שונים אכן מופיעים חיידקי ליסטריה בתדירות גבוהה יחסית, אך בכל זאת חלק מהדיווחים על מזון מזוהם בליסטריה הם דווקא על מוצרים (בעיקר מוצרי בשר) שעברו תהליכים שבהם הושמדו החיידקים. מכאן שהחיידקים הגיעו למזון לאחר הבישול ולפני האריזה. במסעדות ובמטבחים מוצרי מזון מוכנים מזדהמים בחיידקים כתוצאה ממגע עם ידיים או כלי בישול מזוהמים שנגעו במזון לאחר בישולו.

חשוב לזכור כי אם מוצר יצא מפס הייצור עם כמות קטנה של חיידקים שלא היתה גורמת נזק בעצמה, הרי שהשתהות המוצר במקררים שבדרך - במפעל, בחנות ובבית, ועד לסועד - מאפשרת לחיידקי הליסטריה, להתרבות לכמות מסוכנת. רשויות הבריאות דוגמות מוצרים באורח שגרתי, ובודקות אם הם מכילים חיידקי ליסטריה. אם נמצא מוצר מזוהם, היצרן נדרש לאספו ולהשמידו. כתוצאה מכך נגרמים נזקים כלכליים אדירים לחברות המעורבות.


פוסט אישי של ד"ר איתן הוך, מצוות מדע גדול בקטנה, על ליסטריוזיס בחודש החמישי להריונה של רעייתו.

על מחלת הליסטריה - באתר ארגון הבריאות העולמי

על מחלת הליסטריה - באתר המרכז לבקרת מחלות

כתבה של ה-BBC על ההתפרצות בבריטניה

אישה הפילה בגלל חיידק ליסטריה, ליצמן הגן על המעדנייה מפני משרד הבריאות - מעריב, מאי 2019

תנועת חיידקי Listeria באמצעות אקטין (Actin) של תאי המאכסן - פוסט קודם מבלוג זה

ההיסטריה של הליסטריה - כתבה מ-2010 - הבסיס לכתבה זו, מבלוג זה

תמונה יכולה לכלול: ‏‏טקסט‏‏

נכתב ל"מדע גדול בקטנה" - באתר ובפייסבוק


6.8.19

העברת גנים אופקית בין חיידקים מאפשרת את פירוק האצות שיש בסושי



סושי הוא מאכל יפני נפוץ המורכב מאורז בחומץ בשילוב עם דגים נאים או מעושנים, אצות אדומיות מהסוג Porphyra המכונות נוֹרי (Nori) וירקות. במערב המאכל חדש יחסית, אך ביפן יש אנשים שהסושי הוא תפריט הקבע שלהם והם אוכלים, כבר שנים, בממוצע כ-14 גרם של אצות ליום.

מרכיביהן העיקריים של האצות הן שתי פחמימות מיוחדות (porphyran ו-agarose) שרוב אוכלי הסושי כלל אינם מעכלים, ולכן אכילתן אינה תורמת כלל למאזן האנרגטי (אך יש להן ערך כסיבים תזונתיים).


האצות האדומיות המכונות נורי 
 Alice Wiegand - wikimedia commons
באפריל 2010 התפרסם בכתב העת המדעי היוקרתי Nature מחקר על בידוד זן של חיידק המעיים Bacteroides plebeius מאנשים החיים ביפן וצורכים כמות נכבדת של סושי. זן זה מייצר ומפריש שני אנזימים מיוחדים (porphyranase ו-agarase) המאפשרים לחיידק, וגם לבני-האדם שבהם הוא מתאכסן, לעכל את שתי הפחמימות המיוחדות ולהפיק אנרגיה מעיכול האצה.

חשוב לציין שזנים אחרים של החיידק הזה נמצאים במעיים של אנשים אחרים, ביפן ובמקומות אחרים בעולם, אבל אינם מקודדים גנטית את הגנים לייצור שני האנזימים.

אז מהיכן הגיע לאותו זן של B. plebeius המידע הגנטי האחראי לייצור שני האנזימים? קבוצת המחקר, בראשות הכימאית מרים צ'יז'ק (Czjzek) והביולוג גורוון מישל (Michel), ממכון המחקר הימי ברוסקוף שבצרפת, פענחה את רצף ה-DNA המקודד לאנזימים, וחיפשה רצפים דומים במאגרי המידע של רצפי ה-DNA. הרצף נמצא רק בחיידק הימי Zobellia galactanivorans, הניזון בעיקר מהאצות האדומיות שיש בסושי. החוקרים סבורים שהוא המקור לאנזימים.

כאן חשוב לציין שעבור כל חומר המיוצר בטבע נמצא יצורים בעלי יכולת מטבולית לפרק אותו, ולכן אין להתפלא על כך שיש חיידקים, באזור המחייה המקורי של האצות, המפרקים את הפחמימות המיוחדות שלהן.

כיצד הגיע המידע לייצור האנזימים מהחיידק ה"ימי" אל החיידק ה"אנושי"? כאמור, חיידקים אלו ניזונים מהאצות האדומיות ולכן נמצאים באופן טבעי עליהן. לכן אם האצות האדומיות אינן מטופלות במיוחד כדי לסלק את החיידקים שעליהן (והן לא מטופלות...), אזי החיידקים האלה, שאינם מסוכנים למאכל אדם, נמצאים גם בסושי המוכן והם מגיעים למעיים, שם הם מתעכלים ומתפרקים, ותכולת תאיהם, כולל החומר הגנטי, "נשפכת" לחלל המעי.

חלק מחיידקי המעיים של אותו אדם יכולים לקלוט את החומר הגנטי של החיידקים הימיים, לשלב אותו בגנום שלהם, ואם הוא מקנה להם יתרון סלקטיבי (יש כאן פחמימות מורכבות שאף חיידק אחר לא מנצל), זה גם ישאר. זה מה שכנראה קרה בזן המיוחד של B. Plebeius. העברת גנים כזו נקראת העברה אופקית, מכיוון והמעבר הוא מפרט אחד לאחר ולא מפרט לצאצא שלו. בזן המיוחד של B. Plebeius. קליטה זו (המכונה טרנספורמציה) מתרחשת בתדירות נמוכה, ולכן מוצאים את התופעה רק אצל בני אדם שצרכו בחייהם הרבה סושי (ועמו החיידקים הנלווים לאצותיו).

עם הזמן, יש לשער, נמצא את יכולת עיכול האצות גם בחיידקים אחרים - שכניו של אותו חיידק מעיים. הם יקבלו את המידע הגנטי או ישירות מהתפרקות חיידקים ימיים כמו ה-Zobellia, או מחיידקי המעיים B. plebeius ואחרים שקלטו אותו בעבר מהם. גם צאצאיהם של חיידקי B. plebeius, שכיום מפרקים את האצות במעיים, יעברו במשך הזמן גם לאנשים אחרים - ולא רק לאוכלי הסושי - אם כי אצל האחרונים לא בטוח שהם ישרדו, בשל היעדר יתרון סלקטיבי לייצור אנזימים מפרקי הפחמימות המיוחדות כשאין כלל צורך לפרק אותן.

מקורות
המאמר ב-Nature

מבוסס על: מה לחיידק מעיים ולאצות שבסושי? - כתבה בבלוג זה מ-2010.

מקור התמונה: Paul Downey@Flicker
פורסם באתר האינטרנט ובדף הפייסבוק של "מדע גדול בקטנה"

4.8.19

שנתיים להתפרצות של אבעבועות הקוף בניגריה


בתמונות אנו רואים אבעבועות, שמזכירות לנו את האבעבועות השחורות שכבר 41 שנה לא ראינו כמותן (וטוב שכך). אלה תמונות של אבעבועות הקוף, מחלה דומה אך פחות קטלנית שיש התפרצות שלה עכשיו בניגריה.

ידיים של חולה בקונגו, 1977
Brian W.J. Mahy / CDC
בספטמבר 2017 החלה התפרצות חדשה של אבעבועות הקוף בניגריה, 39 שנים לאחר ההתפרצות הקודמת. עד ספטמבר 2018 דווח על 269 מקרים ומתוכם שבעה מקרי תמותה. זו ההתפרצות הגדולה ביותר המתועדת של המחלה. ההתפרצות עוד נמשכת.

הרגל והיד של ילדה בליבריה - 1971 - CDC

באוקטובר 2018 אף אושפז בבית החולים שערי צדק בירושלים אדם שחזר מדרום ניגריה ופיתח כשבוע אחר-כך מחלת אבעבועות. האבחנה המעבדתית אישרה שמדובר במחלת אבעבועות הקוף. החולה הושם בבידוד, טופל, והבריא. לשמחתנו, אף אחד לא נדבק.

מחלת אבעבועות הקוף התגלתה לראשונה בקופנהגן שבדנמרק בשנת 1958, התפרצויות היו במושבות של קופים אסייתיים, מקוק הסרטנים (או ארוך זנב - Macaca fascicularis) ומקוק רזוס (Macaca mulatta) שיובאו מסינגפור הוחזקו לצרכי מחקר (פיתוח תרכיב חיסון כנגד מחלת הפוליו). המחלה לא מוכרת באסיה. ויתכן שהקופים נדבקו בדנמרק מחיות אפריקאיות.

סימני המחלה העיקריים הם אבעבועות, הדומות בצורתן לאבעבועות של מחלת האבעבועות השחורות (smallpox). סימנים נוספים הם עליית טמפרטורת הגוף, כאבי ראש ושרירים, וקשריות לימפה נפוחות. זמן הדגירה של המחלה הוא כ-10 ימים, והיא מתמשכת 5-2 שבועות.

תועדו מקרים של הדבקה מאדם לאדם, לאחר מגע קרוב. המחלה יכולה להסתבך ושיעורי התמותה ממנה יכולים להגיע ל-10% (שיעורי התמותה מאבעבועות שחורות היו בין 40 ל-90 אחוזים).

בניגוד לאבעבועות שחורות, שהיא מחלה של בני אדם בלבד, אבעבועות הקוף זו מחלה בעיקר של קופים ביערות הטרופיים. בני אדם יכולים להידבק ולחלות כתוצאה ממגע קרוב עם הקופים הנגועים או מכרסמים - חולדה אוגרת גמביאניית (Cricetomys gambianus), שני מינים של סנאי שמש אפריקאיים (מהסוג Heliosciurus), סנאי מפוספס אפריקאי (מהסוג Funisciurus), ונמנמן אפריקאי (Graphiurus) - שמהם מגיעים הנגיפים גם לקופים.

ב-1970 נתגלה המקרה הראשון בבני אדם - תינוק בן 9 חודשים, ברפובליקה הדמוקרטית של קונגו. מאז ועד 2017 היו מקרים בודדים והתפרצויות של המחלה במדינות האלה במרכז ובמערב אפריקה: קמרון, הרפובליקה המרכז אפריקנית, הרפובליקה הדמוקרטית של קונגו, קונגו, חוף השנהב, גבון, סיירה ליאונה, ליבריה, ניגריה ודרום סודן

ב-2003 היתה התפרצות בארצות הברית, כש-47 בני אדם משש מדינות שונות חלו כתוצאה ממגע קרוב עם מרמיטות נובחניות (prairie dogs) - חיות מחמד שמקורן היה בחוות גידול בטקסס. המרמיטות חיו בחווה בשכנות למכרסמים (מהרשימה לעיל) שיובאו מגאנה - תשעה מהם היו נגועים בנגיף.

שתי המחלות, אבעבועות שחורות ואבעבועות הקוף, נגרמות על נגיפים מקבוצת ה-poxviridae. זו קבוצה של עשרות נגיפים שגורמים למחלות אבעבועות בבעלי חיים שונים. לנגיף הגורם למחלת אבעבועות הקוף, MPXV, שני זנים - זן קונגו (Congo Basin clade), הקטלני יותר ,והזן המערבי (West African clade), הפחות אלים.

לכל הנגיפים במשפחה חלבונים משותפים במעטפת, וחיסון נגד נגיף אחד מהמשפחה מקנה חסינות מלאה גם נגד השאר - תופעה שסייעה בפיתוח החיסון. נגיף ה-Vaccinia, שבודד מפרות החולות באבעבועות הפרה, ושמקורו לא לגמרי ברור (מסוסים או מכרסמים), שימש במאה השנים האחרונות כחיסון יעיל כנגד מחלת האבעבועות השחורות. חיסון יעיל זה ,למרות שהיו לו גם תופעות לוואי לא קלות, היה גורם מרכזי בהכחדת מחלת האבעבועות השחורות, וגרם גם לחסינות כלפי מחלת אבעבועות הקוף. כשהפסיקו לחסן, בשנות ה-80 של המאה הקודמת, לאחר הכחדת האבעבועות השחורות ב-1977, החלה עלייה בכמות המקרים הנצפים של אבעבועות הקוף, ובמקומות מסוימים, בהם המחלה נפוצה, אף שוקלים שוב לחסן את האוכלוסייה.


מקורות 

על המגיפה - באתר ארגון הבריאות העולמי

המאמר ב-Lancet על המגיפה

הדיווח על הארוע בארץ -  באתר משרד הבריאות

דיווח על ההתפרצות של 2003 בארצות הברית -  באתר ה-CDC

על אבעבועות הקוף - באתר ארגון הבריאות העולמי

דיווח על איש צוות רפואי שנדבק מחולה באנגליה

פורסם במקביל גם באתר הפייסבוק של "מדעי הטבע והחיים באוניברסיטה הפתוחה"

28.7.19

חיידקי Escherichia coli מהונדסים כדי לצמצם גידולים סרטניים


חיידקים מהונדסים מעוררים את מערכת החיסון להלחם בגידולים סרטניים מסוגים שונים.

תאים סרטניים נוצרים בגופנו באופן די שגרתי, לרוב כתוצאה משגיאות בהכפלת החומר התורשתי (DNA), תאים אלה  מסולקים על-ידי מערכת החיסון שלנו, שמזהה אותם כחריגים ומשמידה אותם בדרכים שונות. לכן, כדי שתאי גידול סרטני "יצליחו" ליצור גידול הם צריכים למצוא דרך להתחמק מהמערכת החיסונית.

אחת השיטות להתחמקות של התאים הסרטניים מהמערכת החיסונית היא ביטוי של חלבון ממברני המכונה CD47, שהוא חלבון שמונע מתאים בולעניים (פגוציטים) לפעול כנגדם. תאים בולעניים הם תאים של מערכת החיסון המסיירים במערכות הדם והלימפה. CD47 מתקשר לחלבון בקרה (SIRPα) על התאים הבולעניים ומפעיל בהם איתות שמפסיק את פעילותם הבולענית. אם תמצא דרך לנטרל את הקישור של CD47 ל-SIRPα, מערכת החיסון תוכל להשמיד בקלות את תאי הגידול.

(החלבון CD47 מאפיין גם תאי דם צעירים, והוא נעלם מהממברנה שלהם כשהם מזדקנים ומסיימים את תפקידם, וזה מאפשר לתאים הבולעניים לסלק אותם.)
File:Protein CD47 PDB 2JJS.png
תרשים תלת-מימדי של החלבון הממברני CD47, המתבטא ביתר בחלק מהגידולים הסרטניים. 
המקור:  Pleiotrope, Wikimedia commons

חוקרים מאוניברסיטת קולומביה, בניו-יורק, בהובלה של טל דנינו (Danino), מהמחלקה להנדסה ביורפואית, וניקולס ארפייה (Arpaia), מהמחלקה למיקרוביולוגיה ואימונולוגיה, החדירו לזן מעבדתי של Escherichia coli גן המקודד לחלבון בשם CD47nb שהוא חלק מנוגדן לאזור מסויים של CD47 - כלומר - הוא נקשר ל-CD47, מונע ממנו להגיב עם SIRPα, והתאים הבולעניים לא מעוכבים. אותו זן מעבדתי תוכנת כך שכשחיידקים מתמקמים באזור של גידול הם "מתאבדים" ותכולת תאיהם, הכוללת את CD47nb, נחשפת לגידול ולכלי הדם שסביבו.

החיידקים המהונדסים הוזרקו לעכברים, באזור הגידול, שם הם התפוצצו ושחררו לגידול את הנוגדן. כתוצאה מכך שופעלו והגיעו לאזור תאי T, תאים של מערכת החיסון, שתקפו את הגידול וגרמו לו לנסיגה, ואף נטרלו שליחת גרורות. בנוסף, התגובה החיסונית המושרית כנגד החיידקים ותאי הגידול התגברה בהמשך גם על גידולים סרטניים אחרים, שאינם קשורים לגידול המקורי, כנראה בזכות העובדה שנוצר זכרון חיסוני כלפי חלבונים שמאפיינים גידולים סרטניים שונים.

במידה וטיפול ביולוגי זה יצליח גם בבני אדם, הוא עשוי להחליף טיפולים כימיים, וזאת כמעט ללא תופעות לוואי.

לקריאה נוספת

המאמר המקורי על הינדוס החיידקים - מ- Nature Medicine - פורסם ב-03-07-2019

המאמר על פיתוח החלבון מבוסס הנוגדן CD47nb. - מ-PNAS - פורסם ב-18-04-2016


פורסם במקביל באתר הפייסבוק של המחלקה למדעי הטבע והחיים באוניברסיטה הפתוחה