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.

8.10.17

חיסון רב-שנתי נגד נגיפי שפעת A - בניסויים קליניים


מחלת השפעת היא מחלה מדבקת של דרכי הנשימה העליונות, ביונקים ובעופות, הנגרמת על-ידי נגיפי ה-Influenza. חומרת המחלה שונה בחולים שונים, ובקבוצות סיכון מסוימות (קשישים, יילודים, נשים בהריון) הסיבוכים מהמחלה היכולים לגרום לתמותה הם לרוב דלקות בריאות (לעתים על-ידי נגיפי השפעת עצמם, אך לרוב חיידקית: ולעתים שילוב של השניים). זו מחלה עונתית, לרוב חורפית. למחלה סימנים ותסמינים רבים, המופיעים בפתאומיות. לא כולם מופיעים אצל כל החולים: עלייה חדה בטמפרטורת הגוף, כאב ראש, עייפות יתר, שיעולים יבשים, כאב גרון, אף דולף/סתום, כאבי שרירים. סימנים נוספים, האופייניים בעיקר לילדים, כוללים כאבי בטן, הקאות ושלשולים.

נגיפי ה-Influenza, המשתייכים לקבוצת נגיפי ה-Orthomyxoviruses, הם נגיפים עטופים בממברנה בעלי קוטר משתנה (150-80 ננומטר). החומר התורשתי שלהם הוא RNA חד-גדילי, שאורכו כ-14,000 נוקלאוטידים. המורכב משבעה עד שמונה מקטעים שונים. הנגיפים ממוינים, על-פי האנטיגנים הפנימיים של הנגיף M1 ו-NP, לארבע תת-קבוצות: D-A. לנגיפים מקבוצות C ו-D שבעה קטעי RNA, המקודדים לתשעה חלבונים, בעוד הנגיפים מקבוצות A ו-B מכילים שמונה קטעי RNA, המקודדים לאחד-עשר חלבונים.

דגם של נגיף השפעת שנצמד לממברנה של תא
מקור: CDC/ Douglas E. Jordan

הנגיפים מקבוצת D, הגורמים לשפעות קלות בחזירים, מקורם כנראה בפרות. הנגיפים מקבוצת C, גורמים לשפעות קלות , בבני אדם ובחזירים. הנגיפים מקבוצה B קיימים רק בבני אדם והשפעת שלה הם גורמים נחשבת קלה יותר מזו של נגיפי A. הנגיפים מקבוצות B ו-C יציבים מבחינה גנטית - משמעות הדבר שהדבקה באחד מהם מקנה חסינות ממושכת מפני הדבקה חוזרת. לכן הם גם יותר נדירים, ומופיעים בגלים, כלומר רק כשמצטברים באוכלוסיות מסוימות מספר רב של בלתי חסינים (ילדים שנולדו) ויש מקור הדבקה חדש.

הנגיפים מקבוצה A מדביקים בני אדם אך גם בעלי חיים רבים אחרים, כעופות וחזירים. הם אינם יציבים, ושינויים גנטיים (ואנטיגניים) חלים בהם כל הזמן. תופעה זו אחראית למגוון הגדול של נגיפי השפעת המוכרים לנו. 

מחלת השפעת, על זניה השונים, פוגעת כל שנה בכמיליארד אנשים ברחבי העולם. 250 עד 500 אלף מתוכם מתים - רבים מתוכם מעל גיל 65. ואנחנו עדיין לא מדברים על שפעת קטלנית כמו השפעת הספרדית - שקטלה בין 50 ל-100 מיליון איש (רובם מתחת לגיל 50) לאחר מלחמת העולם הראשונה.

הדרך היעילה ביותר הזמינה כיום להתמודדות עם מחלה כמו שפעת היא באמצעות רפואה מונעת - חיסונים. החיסונים הקיימים כיום נגד נגיפי השפעת מתבססים על חלבוני המעטפת של הנגיפים המגלוטינין (H) ונירואמינידז (N).  חלבונים אלה שונים בין הזנים השונים, ואף משתנים באופן הדרגתי לאורך זמן. שינויים אלה מחייבים להחליף כל שנה או שנתיים את החיסון. בעיה נוספת של החיסונים הקיימים, שלוקח כחצי שנה לייצר אותם, ולכן אם מופיע זן חדש שלא תוכנן מראש בחיסון, אז לא ניתן להגיב במהירות כלפיו. היעילות הממוצעת של חיסון שפעת היא כ-40 אחוז ואינה נותנת מענה לכל המקרים.

כבר שנים שמנסים, במעבדות מחקר שונות ברחבי העולם ואף בארץ (במכון וייצמן)  לפתח חיסונים יעילים כנגד נגיפי השפעת שיתבססו על החלבוניים הפנימיים של הנגיפים השונים. חלבונים אלה, M1 ו-NP, אינם שונים בין הזנים השונים והם יציבים - לא משתנים עם הזמן, ואם יצליחו בכך לא יצטרכו להחליף את התרכיב כל שנה וגם החיסון יהיה תקף למספר שנים (ואולי גם לכל החיים) ויגן מפני כל הזנים של נגיפי השפעת שלהם יש את החלבון הפנימי הזה.

החלבון הפנימי M1 המשותף לכל הזנים של שפעת A הוא מטרת היעד המוצהרת של החיסון במספר מעבדות מחקר ברחבי העולם.

השבוע הזמינה קבוצת מחקר מהמכון על-שם ג'נר אוניברסיטת אוקספורד בשיתוף עם חברת התרופות Vaccitech וה-NIHR (המכון הלאומי הבריטי למחקר רפואי) כ-10,000 איש מעל גיל 65 להשתתף בניסוי קליני בו תבדק יעילותו של חיסון חדש כזה. הם מתכוונים לגייס כ-500 איש. מחציתם יקבלו את החיסון החדש ומחציתם האחרת יהוו את הביקורת  ויקבלו את החיסון הקיים נגד השפעת.


בניגוד לחיסונים הנהוגים היום, שמעוררים יצירת תאי B המפרישים נוגדנים ייחודיים המנטרלים את נגיפי השפעת בנוזלי הגוף (לימפה ודם), החיסון החדש אמור לעורר יצור של תאי T ייחודיים שיזהו תאים מודבקים בנגיפי שפעת ויגרמו להשמדתם. תאי T כאלה אמורים להמצא כבר היום אצל כל מי שחלה בשפעת או חוסן בחיסון של נגיפים מוחלשים אך כמותם כנראה לא מספקת.

גם החברה הישראלית ביונדווקס מנס ציונה, מנסה לפתח בעשור האחרון חיסון כזה נגד שפעת. חוקרי החברה, בראשות תמר בן-ידידיה, מבססים את נסיונותיהם על מחקריה של פרופ' רות ארנון מכון וייצמן. גם החיסון שלהם מתבסס על החלבון M1. גם החיסון שלהם ונמצא בשלבים שונים של ניסויים קליניים.

נחכה בקוצר רוח שהניסויים הקליניים יצליחו. 


לקריאה נוספת
ההודעה לעיתונות של אוניברסיטת אוקספורד
על ניסוי בחיסון השפעת האוניברסלי באתר חברת ביוונדקס - מיולי 2017
שפעת "ספרדית" חדשה?
שפעת חורפית ושפעת החזירים: אנטומיה של מחלה 

פורסם לראשונה באתר הפייסבוק "מדעי החיים באוניברסיטה הפתוחה" 

21.9.17

מיקרוביולוג באיסלנד II - תעלומת המוות השחור



באוגוסט - ספטמבר השנה טיילתי עם רעייתי באי המהווה חלק מהרכס המרכז האטלנטי והבולט בצורה משמעותית מעל פני הים - איסלנד. נופים מיוחדים, מעיינות גיאותרמיים וגיזרים, קרחוני עד ומפלים אדירים ושוצפים. אך יש שם גם נושאים שיעניינו מיקרוביולוג. על שניים מהם אכתוב כאן. רשומה שנייה.

מקור התמונה - 1848

כשאומרים כיום המוות השחור (svarti dauði) באיסלנד מתכוונים למשקה האלכוהולי הפופולרי Brennivin, אותו שותים לפעמים ביחד עם המעדן מבשר הכריש (ראו רשומה קודמת). שהתווית המקורית שלו היא זו שבצילום הימני, כדי להזהיר מפני צריכה מופרזת. ב-1991 הוחלפה הגולגולת במפת איסלנד, כבצילום השמאלי. אבל השם נשאר.
תוצאת תמונה עבור ‪Brennivin‬‏


מקור התמונה הימנית. 
מקור התמונה השמאלית 



את המשקה מכינים על ידי התססה של דגנים או תפוחי אדמה וזיקוק התוצר לרמת האלכוהול הרצויה. כדי להגיע לטעם ולניחוח המיוחדים משתפים בתהליך זרעי קימל (כרוויה מצויה - Carum carvi). 

אבל למוות השחור יש גם משמעות אחרת, מאד חשובה בהיסטוריה של תושבי האי. המוות השחור מתייחס למחלת הדבר (Plague) הנגרמת על ידי חיידקי Yersinia pestis, לה הקדשתי בעבר רשומה.

ב-1334 החלה בסין המגפה השחורה השנייה, המכונה גם "המוות השחור". ב-1347 הגיעה המחלה לנמלי איטליה, בספינות של הגנואזים שברחו מחצי האי קרים. משם התפשטה המגפה לכל אירופה. עד סוף המאה ה-14 נקטלו 100-75 מיליון איש, כרבע מאוכלוסיית אירופה דאז. ספיחי מגפה זו נמשכו עד סוף המאה ה-17. גם איסלנד, למרות היותה אי מבודד ומיעוט האוכלוסייה בה כנראה נפגעה במגיפה זו שלוש פעמים. הפעם הראשונה היתה בסתיו 1402, אז הגיעו גורמי מחלת הדבר  בספינה לנמל Hvalfjörður שבדרום מערב האי שגרמו לחורף קטלני שבעקבותיו אביב קטלני לא פחות.  מגיפת הדבר זו שקטלה כרבע מהאוכלוסייה נמשכה עד 1404. הפעם השנייה היתה ב-1495-1494, גם שם החלה המגיפה בדרום מערב האי וקטלה כרבע עד שליש מהאוכלוסייה במרבית איסלנד. רק תושבי חצי האי הצפון מערבי, Vestfirðir, לא נפגעו כלל. הפעם השלישית היתה ב-1707, גם אז נקטלה כרבע מהאוכלוסייה. 


לגבי שני הארועים שבמאה ה-15 - לא ברור מי ירד מהספינות בדרום איסלנד. האם היו אלה חולדות מצויות (Rattus rattus) נגועות ביחד עם פרעושיהן שעקצו קורבנות חדשים וגרמו בהם לדבר קשריות הלימפה (דבר בובוני), שהתפתח בהמשך לדבר הריאות, או שמדובר באנשים חולים בדבר הריאות.

יש חוקרים שתוהים אם בכלל מדובר בדבר, ואף העלו השערות שמדובר במחלות אחרות, כטיפוס ואולי אף גחלת. ואף שדי מקובל כיום שאכן מדובר בדבר, ידרשו ממצאים חדשים, ארכאולוגיים, שבאמצעות כלים של ביולוגיה מולקולרית יעזרו להכריע בנושא.

תודה לד"ר שרה שוורץ שכתוצאה מביקורה במוזיאון הלאומי האיסלנדי, הפנתה את תשומת ליבי לנושא. 

לקריאה נוספת
המגיפות השחורות ששינו את ההיסטוריה.
The mystery of plague in medieval Iceland
מיקרוביולוג באיסלנד I - על בשר של כרישים ותסיסה

20.9.17

מה מסתתר בנוזל הזרע האנושי?


בעקבות הפרסומים האחרונים על המצאות נגיפי זיקה ואבולה בזרע של המחלימים מהמחלות, והעברתם באמצעות יחסי מין, סקרו חוקרים מאוניברסיטת אוקספורד את הספרות המדעית ומצאו עדויות לנוכחות בנוזל הזרע של 25 נגיפים נוספים, ממגוון משפחות.

בזמן הדבקה נגיפית עשויה להתפתח  וירמיה (Viremia)  - כמות גבוהה של נגיפים במחזור הדם. כתוצאה מכך הנגיפים יכולים לעבור מהדם  בקלות יחסית, לאשכים, ליותרת האשך, או דרך צינור הזרע, לנוזל הזרע המוכן ולהתמקם שם. מערכת החיסון, שבסופו של דבר מסלקת את הנגיפים ממחזור הדם, אינה פועלת באותה יעילות, ויש הטוענים שאינה פועלת כלל בתוך האשכים, ולכן הנגיפים יכולים להשאר שם לתקופה ארוכה, ואולי אף לתקופה בלתי מוגבלת. גם רוב התרופות שמסייעות בהשמדת נגיפים בזרם הדם, אינם מגיעות כלל לנוזל הזרע. 

אלכס סאלאם (Salam) ופיטר הורבי (Horby) חיפשו בספרות המדעית צורות שונות של שילוב המילים זרע (semen, seminal, sperm) ונגיף (virus). החיפוש מצא ב-3818 מאמרים רלוונטיים עדויות לנוכחות של 27 נגיפים (חומצות גרעין, ו/או חלבוני מעטפת) בזרע של אדם. לגבי רבים מהנגיפים היה חסר המידע אם הם מועברים ביחסי מין. 

בין הנגיפים שברשימה נמצאים HIV ו-CMV, הגורמים למחלות כרוניות, ונגיפים שגורמים למחלות חמורות כאבולה, מרבורג, זיקה, קדחת לסה, קדחת Rift Valley, ו-צ'יקונגוניה. נגיפים נוספים הגורמים למחלות באדם, כנגיפי דלקת המוח היפנית ומחלת הפה והטלפיים נמצאו בזרע של יונקים אחרים. החוקרים משערים שנגיפים נוספים, שבין היתר גורמים לדלקת באשכים, אך גם אחרים, גם אמורים להמצא בנוזלי הזרע.

מספר שאלות מתעוררות מסקירה זו ומחייבות בדיקות נוספות: 
כמה זמן שורדים הנגיפים בנוזל הזרע? 
האם מעבר הנגיפים ששרדו דרך יחסי מין עלול לגרום למחלה אצל השותפים ליחסים, או בעובר שיתפתח (או להפלה)? 
האם יש השפעה לנגיפים אלה על הכמות ו/או איכות הזרע, ועל התפתחות מוטציות חדשות? 

נחכה בעניין לתשובות.


המאמר המקורי

פורסם גם באתר הפייסבוק "מדעי החיים באוניברסיטה הפתוחה" בספטמבר 2017





15.9.17

מיקרוביולוג באיסלנד I - על בשר של כרישים ותסיסה.


בשר הכריש הגרינלנדי אינו ראוי למאכל אדם כשהוא טרי. חיידקים שונים "מגוייסים" להכנת המעדן המכונה Hákarl - קוביות של בשר כריש מיובש. 


באוגוסט - ספטמבר השנה טיילתי עם רעייתי באי המהווה חלק מהרכס המרכז האטלנטי והבולט בצורה משמעותית מעל פני הים - איסלנד. נופים מיוחדים ומרהיבים, מעיינות גיאותרמיים וגיזרים, קרחוני עד ומפלים אדירים שוצפים. אך יש שם גם נושאים שיעניינו מיקרוביולוג. על שניים מהם אכתוב כאן. רשומה ראשונה.

בעיירה Bjarnarhöfn שבחצי האי סנייפלסנס נמצא מוזיאון הכרישים. בניגוד למוזיאון הלוויתנים שבעיירה הצפונית Husavik שמציג את הביולוגיה של הלוויתנים השונים, מוזיאון זה מציג את תהליך הייצור של ה"מעדן" המקומי Hákarl - קוביות של בשר כריש מיובש.

אתרי מטיילים שונים "ממליצים" למבקרים באיסלנד לטעום את המעדן מבשר הכריש "הרקוב". מדובר בקוביות של בשר מיובש של הכריש "ישנונן גרינלנדי" ( - Somniosus microcephalus), שעבר תהליך ממושך של התססה וייבוש. בעבר היו צדים אותם במיוחד, היום כנראה מסתפקים בכרישים שנלכדים ביחד עם דגים אחרים ברשתות של הדייגים המקומיים. הבשר הטרי של הכריש נחשב כלא ראוי למאכל אדם, ואף רעיל: יש בו הצטברות משמעותית של שתנן (CO(NH2)2 - urea), שמערער את יציבותן של מולקולות חלבוניות. בגופנו מסולק השתנן מנוזלי הגוף על-ידי הכליות אל השתן, שמופרש החוצה. חיידקי מעי שונים של הכריש מיצרים מחומרי מוצא שונים חומר המנטרל את פעילותו המזיקה של השתנן - trimethylamine oxide) TMAO - (CH3)3NO), המצטבר אף הוא ברקמות של הכריש. ל-TMAO בגופנו יש השפעה לרעה על המטבוליזם של חומצות מרה וכולסטרול וכתוצאה מכך הוא גורם למחלות לב ואף לתמותה מהן.

היות ובשר הכריש רעיל, לדייגים אין צורך בו והם מוכרים את הכרישים שנתפסו למתמחים בהכנתו.

בשר הכריש, (ללא הראש והקרביים) נקבר בחול לתקופה של ששה שבועות לפחות (עד כ-12 שבועות). בתקופה זו מותסס הבשר על ידי חיידקי Lactobacillus, חיידקי Moraxella וחיידקי Acenitobacter. חיידקים אלה מפרקים את ה-TMAO ל-trimethylamine) TMA) ובאמצעות האנזים Urease הופכים את השתנן לאמוניה. ה-pH של בשר משתנה ממעט חומצי (pH=6) לבסיסי מאד (pH=9). ב-pH הבסיסי לא יכולים להתקיים תהליכי רקבון, לכן בשר הכריש אינו רקוב - כפי שכתוב במקורות שונים.

בשר הכריש תלוי לייבוש 5-4 חודשים
צילום: ד.ב. 

לאחר שמוציאים את הבשר מהקרקע חותכים אותו לרצועות ותולים אותו לייבוש ארבעה עד חמישה חודשים. לאחר מכן נחתך הבשר לקוביות שנארזות ונשלחות לחנויות ולמעדניות. יש האומרים שטעם הבשר המיובש מזכיר גבינה כחולה אליה מתלווה ניחוח חזק של אמוניה.

לא טעמתי...

קוביות של בשר הכריש באריזת ואקום
צילום: Wikimedia commons - Jóhann Heiðar Árnason

יש המלווים את אכילת הכריש בשתיית Brennivín, המקבילה המקומית לוויסקי. משקה אלכוהולי זה מותסס, על ידי שמרים, ואח"כ מזוקק להעלאת רמת האלכוהול, כשחומרי המוצא שלו הם תפוחי אדמה וזרעי קימל. המשקה מכונה גם המוות השחור (Black death) - וזה מקשר אותנו לרשומה הבאה....

בתיאבון!

למעלה - איור של ישנונן גרינלנדי מ-1887
מהספר - Les poissons - Gervais, H.
למטה - ישנונן גרינלנדי בסביבתו הטבעית
NOAA Okeanos Explorer Program, 2013 Northeast U.S. Canyons Expedition


עובד גם לרשומה באתר הפייסבוק מדעי החיים באוניברסיטה הפתוחה - אוקטובר 2017. 

29.8.17

חיסון פוליו מהצומח


מחלת הפוליו נגרמת על ידי שלושה זנים של נגיפי מעיים. בעוד שהחיסונים הקיימים כיום יעילים, קיים סיכון נמוך שזנים מסוימים יחזרו להיות אלימים. חלקיקים דמויי נגיף הפוליו, שמיוצרים על ידי צמחים מהונדסים גנטית, עשויים להחליף את הנגיפים המוחלשים שמיוצרים כיום בתרביות תאים.


מחלת הפוליו (Poliomyelitis) היא מחלת מעיים המלווה את האדם משחר ההיסטוריה. המחלה הייתה נפוצה מאוד בעבר אך הימצאותה הלכה ופחתה הודות לחיסון שלה. מרביתנו מכירים את מחלת הפוליו כ"שיתוק ילדים" (Infantile paralysis) אך למעשה מדובר בסיבוך נוירולוגי-מוטורי של המחלה שמתפתח בכשליש מהמקרים. אמנם חלק מהחולים בשיתוק מחלימים לאחר פרק זמן הנמשך עד כשנתיים, אך 1 מכל 200 נשאר נכה לצמיתות או לא שורד את המחלה, מאחר שהשיתוק פגע בשרירי הנשימה שלו. המחלה נגרמת על ידי שלושה זנים של נגיפי מעיים המכונים כיום Human enterovirus C (בעבר poliovirus) ממשפחת ה-Picornaviridae.
תוצאת תמונה עבור ‪polio in ancient egypt‬‏
ב-1949 הצליחו ג'ון אנדרס (Enders), תומס ולר (Weller) ופרדריק רובינס (Robbins) להרבות את הנגיפים בתאי כליה. הם קיבלו על כך את פרס נובל לרפואה ב-1954. ב-1952 ג'ונאס סאלק (Salk) השתמש בשיטותיהם ופיתח את תרכיב החיסון הראשון בו הוזרקו נגיפים לא פעילים ("מומתים" – IPV – Injected Polio Vaccine). תרכיב זה מנע את הסיבוכים הנוירולוגיים, אך מחלת המעיים המשיכה להיות נפוצה והיוותה מקור להדבקה וסיכון של אנשים לא מחוסנים.
ב-1956 הצליח אלברט סייבין (Sabin) לפתח חיסון פומי (דרך הפה – OPV – Oral Polio Vaccine) – נגיף מוחלש כנגד נגיף הפוליו, שמחסן נגד הנגיף כבר במערכת העיכול, ולכן מונע גם את התפתחותה והתפשטותה של מחלת המעיים. ב-1960 הוכנס התרכיב לשגרת החיסונים בעולם. כיום משלבים את שני החיסונים ביחד: הראשון בהזרקה והשני דרך הפה.

השילוב המוצלח כבר הכחיד מהטבע זן אחד משלושת זני הבר של הנגיף. אך בטבע נמצאים כעת גם זני החיסון המוחלש, שיש להם פוטנציאל, גם אם מאד נמוך, לחזור להיות אלימים ולפגוע באנשים שלא חוסנו בחיסון המומת.
בעשור האחרון נעשים נסיונות רבים לרתום צמחים מהונדסים לייצור חיסונים. בין היתר נמצאים בשלבים שונים של פיתוח חיסונים צמחיים כנגד נגיפי השפעת, נגיפי הפפילומה, נגיפי האבולה ונגיפי ה-Bluetangue. עכשיו צורפו לעניין גם נגיפי הפוליו מזן 3:
ג'והנה מרסיאן (Marsian) מקבוצת המחקר של ג'ורג' לומונוסוף (Lomonossoff) ממכון John Innes שבנורוויץ (אנגליה), פיתחה תחליף צמחי לחיסון המוחלש לפוליו. התחליף הצמחי נוצר בכמה שלבים:

שיבוט של העתקי DNA של הגנים המקוריים, הבנויים מ-RNA, המקודדים לחלבוני המעטפת (נגיף מורכב מחומר תורשתי, DNA או RNA, ומעטפת חלבונית) של הנגיף בתוך פלסמיד (מולקולות DNA מעגלית הקיימת בחיידקים, ואותה חיידקים מסוגלים "להחליף" אחד עם השני). הפלסמיד מוחדר לחיידקי  Agrobacterium tumefaciens המסוגלים להדביק תאי צמחים ולהחדיר לתוכם את הפלסמידים.

בעזרת החיידקים מוחדרים הפלסמידים לתאים בתרבית של הצמח Nicotiana benthamiana שהוא קרוב משפחה של צמח הטבק. מהתאים המודבקים מתפתחים צמחים שמפרישים חלקיקים דמויי נגיף (virus-like particles - VLPs) של נגיף הפוליו אל מחוץ לתאיהם.

תוצאת תמונה עבור ‪polio nicotiana‬‏

לאחר גידול הצמחים – קצירה של עלי הצמח, הרחפה במים וקציצה במערבל.

כך מוכן התרכיב הצמחי המכיל את החלקיקים דמויי הנגיף האלה, שלא מכילים את החומר התורשתי של הנגיף, ולכן אינם יכולים לגרום למחלה. יבול החלקיקים הוא 60 מ"ג לכל ק"ג של חומר צמחי. במיקרוסקופ אלקטרונים סורק, החלקיקים דמויי הנגיף שנאספו מתרחיף הצמחים נראים מאד דומים לנגיפי הפוליו, וקשה להבדיל ביניהם.
התרחיף אמור להינתן בטיפות דרך הפה ולגרות את מערכת החיסון של המעי לייצר נוגדנים – כפי שעושים נגיפי הבר והנגיפים שבתרכיב המוחלש. היות ונגיפי הפוליו מדביקים בני אדם בלבד, נוסה התרכיב על עכברים מהונדסים גנטית, שתאיהם מבטאים את הקולטן המאפשר את הצמדות נגיפי הפוליו אליהם. עכברים מהונדסים אלה משמשים כמודל מחקר מעבדתי למחלת הפוליו – נגיפי הבר גורמים בהם למחלת מעיים ואף לשיתוק. מספר שבועות לאחר האכלת העכברים המהונדסים בתרכיב, הם הודבקו בנגיפי הבר. התרכיב מנע בהם את התפרצות המחלה. עכברי הביקורת (שלא הואכלו בתרכיב) שהודבקו בנגיפי הבר חלו.
המטרה כעת היא לבדוק האם התרכיב יעיל בבני אדם כמו בעכברי המודל. במידה וכן הוא יהווה אלטרנטיבה זולה ובטוחה יותר לתרכיב הפוליו הפומי. לתרכיב יצרפו באותה השיטה גם את זן 1 של נגיפי הפוליו (זן 2 כנראה כבר נכחד מהטבע). כמובן שיהיה צורך להיערך לייצור נרחב על ידי נטיעת מטעים גדולים של הצמחים המהונדסים.
בנוסף לפוטנציאל כחיסון לפוליו, במידה והשיטה שתוארה כאן תצליח בבני אדם, היא עשויה להיות שימושית לפיתוח חיסונים כנגד מחלות נוספות.

המאמר המקורי

הודעה לעיתונות של מכון John Innes


לקריאה נוספת על מחלת הפוליו
מחלה משתקת ושני תרכיבי חיסון - בבלוג "חיידקים נגיפים ושאר ירקות"

חשיבות החיסון, בנגיף חי מוחלש, כנגד פוליו - בבלוג "חיידקים נגיפים ושאר ירקות"

על השימוש בחיידקים להחדרת גנים לצמחים
Agrobacterium, מגורם מחלה להנדסה גנטית - בבלוג "חיידקים נגיפים ושאר ירקות"



פורסם במקור באתר ובדף הפייסבוק של "מדע גדול בקטנה" - 28 באוגוסט 2017

התמונה של ‏מדע גדול, בקטנה‏.


20.8.17

הישרדות – גרסת החיידקים בחלל

בזמן ליקוי החמה יפריחו מדעני NASA, בסיוע של סטודנטים ותלמידי תיכון, חיידקים בכדורים פורחים על מנת לבדוק האם החיידקים יכולים לשרוד במאדים ללא ההגנה של האטמוספרה.



הדיסקיות - העיגולים הלבנים מכילים נבגים של החיידקים

הלילה, ב-21 באוגוסט 2017 יחול ליקוי חמה. הירח יחצוץ בין השמש לכדור הארץ ובאזורים מסוימים, ביניהם צפון אמריקה, הליקוי יהיה מלא. מדעני NASA מתכוונים לנצל את המצב ובעת הליקוי המלא להפריח לשמיים 50 כדורים פורחים בגובה של כ-30 ק"מ. בנוסף לחיישני מזג אוויר ולמצלמות שיתעדו את הליקוי מלמעלה, תהיינה גם דיסקיות (coupons) שאליהן יוצמדו נבגים של חיידקים. לאחר הליקוי, כשיורדו הכדורים הפורחים אל הקרקע, תיבדק מידת שרידותם של החיידקים.

בכל פעם שאנחנו שולחים רכב חלל למאדים, אנו שולחים איתו, מבלי להתכוון, גם חיידקים מכדור הארץ. מה קורה לחיידקים על מאדים? האם הם שורדים? אם כן, האם הם מתרבים? האם הם משתנים? למדעני NASA קשה, מן הסתם, לבדוק זאת על מאדים. הליקוי מאפשר להם לבדוק זאת על כדורים פורחים.

כיצד ליקוי החמה מדמה תנאים הדומים למאדים? כדור הארץ מוקף במעטפת של גז המכונה אטמוספרה. שכבה חשובה מאוד באטמוספרת כדור הארץ הינה שכבת האוזון (חמצן תלת-מולקולרי), שנוצרה באטמוספרה כתוצאה מהשפעת קרינת השמש על חמצן מולקולרי רגיל, דו-מולקולרי, כשריכוז החמצן באטמוספרה עבר את ה-10%. שכבת האוזון מסננת את הקרינה העל-סגולה הקטלנית שמגיעה מהשמש ובלעדיה כנראה שהחיים הרב-תאיים (ביניהם – חיינו) לא היו מתפתחים ומתקיימים. הטמפרטורה מעל שכבת האוזון נמוכה מאוד – 1-2 מעלות צלזיוס מתחת לאפס. האוויר מאוד דליל וכל מה שמצוי שם חשוף לקרינה הקטלנית מהשמש. במהלך ליקוי החמה הטמפרטורה תרד עוד, הירח יוריד חלק מהקרינה כך שתהיה תואמת יותר למה שקורה במאדים. במאדים האטמוספרה מאד דלילה והקרינה בו חלשה יותר על רקע מרחק גדול יותר מהשמש ביחס לכדור הארץ.

המיקרוביולוג דיויד סמית (Smith), ממכון Ames של NASA, רתם למשימה המעניינת הזו את החיידקים Paenibacillus xerothermodurans. חיידקים אלו משתייכים לחטיבת הפרמיקוטים (קרובים של חיידקי ה-Bacillus המוכרים יותר) והם בודדו מהקרקע בתחנת החלל ע"ש קנדי שבפלורידה ב-1973. הם יוצרים נבגים שמאפשרים להם לשרוד על פני כדור הארץ בתנאים קטלניים וכדי להרוג 90% מהם יש לחמם אותם ל-125 מעלות למשך לא פחות מ-140 שעות! חיידקים אלה אינם מסוכנים לבני אדם.

הדיסקיות שב-34 מהכדורים הפורחים יצופו בשכבה דקה של נבגים. ולאחר הנחתת הכדורים תיבדק מידת שרידותם של הנבגים בהשוואה לנבגים על דסקיות דומות שהושארו על-פני כדור הארץ. לכל דיסקית מוצמדים מדי טמפרטורה, לחות וקרינה שיתעדו את הנתונים לאורך כל הניסוי.

ניסוי זה הוא חלק מפרוייקט המחקר שמובילה אנג'לה דס-ג'רדינס (Des Jardins) מאוניברסיטת מונטנה, המכונה Eclipse Balloning Project, ומבצעים אותו סטודנטים ותלמידי תיכון בכל רחבי ארצות הברית.

מקור:
אודות הניסוי:

איור: יונתן אלטרז, Yonatan Altaraz, מדע גדול בקטנה

פורסם לראשונה בדף הפייסבוק והאתר של "מדע גדול בקטנה", 21 באוגוסט 2017


31.7.17

השלשול הגואל - כיצד נוצר השלשול ששוטף פתוגנים ממערכת העיכול.

חלום בלהות של כל מטייל זה לסבול משלשול באמצע שום מקום. מחקר חדש מסביר איך השלשול נוצר ומוכיח שאכן תפקידו לשטוף פתוגנים שמגיעים למערכת העיכול.

שלשול זיהומי זו הפרשה נוזלית ומרובה ממערכת העיכול כתגובה של המאכסן (אדם או יצור חי אחר) לזיהום של מערכת העיכול על ידי פתוגנים (מחוללי מחלה) מקבוצות שונות כמו נגיפים, חיידקים ועוד. ממברנות תאי האפיתל, המצפים את החלל הפנימי של המעי, נעשות חדירות למים ולמלחים. כתוצאה מכך, מים ומלחים עוברים ממערכות שונות בגוף ומופרשים אל תוך חלל המעי. שלשולים מרובים מובילים לאובדן משמעותי של מים ומלחים, עלולים להוביל להתייבשות, ובמקרי קיצון אף למוות.

כדי לבדוק מה המנגנון המולקולרי שעומד מאחורי היווצרות השלשול, השתמשה קבוצת המחקר של ג'רולד טרנר (Turner) , מבית החולים Brigham and Women's בבוסטון, במודל העכברי של מחלת שלשול המטיילים (Traveler's diarrhea). הגורם למחלה באדם הוא זן פתוגני של החיידק Escherichia coli, ואילו בעכברים גורם המחלה הוא החיידק Citrobacter rodentium.

החוקרים מצאו שכיומיים לאחר הדבקת העכברים בחיידקים הפתוגנים, עוד לפני שהתפתחה הפגיעה הדלקתית ברקמת המעי, חלה עליה בריכוז אינטרלוקין 22 (IL-22) ברירית המעי. IL-22 הוא ציטוקין – חלבון שמופרש מתאי מערכת החיסון הראשונית ונקשר לקולטן בתאי האפיתל של המעי. הקישור מוביל להיווצרות עותקים רבים של חלבון חוצה ממברנה בשם Claudin-2. חלבון זה, הקיים גם באפיתל אנושי, מאפשר רק למולקולות קטנות, כמו יוני נתרן ומים, לעבור דרכו אל תוך חלל המעי. כתוצאה ממעבר המים ויוני הנתרן לחלל המעי, נוצרת שטיפה של המעי ותכולתו שעשויה לסייע לסלק מהמעי את החיידקים הפתוגנים. עכברים מוטנטים, בהם החלבון Claudin-2 אינו מתפקד, חלו במחלה חמורה יותר – ביחס לעכברי הבר, כמות החיידקים הפתוגנים בהם הייתה גבוהה משמעותית ורקמת המעי הייתה פגועה משמעותית יותר. שלשול "מלאכותי" שנגרם באמצעים כימיים, פיצה בעכברים אלה על העדר החלבון והפחית את חומרת המחלה.

bacteria june new
תרשים המנגנון של יצירת השלשול
Pei-Yun Tsai et. al/Cell Host and Microbe

ממחקר זה מסתמן ששלשול בעת זיהום פתוגני עשוי להוות חלק ממנגנוני ההגנה של הגוף מפני הפתוגן בניסיון לשטוף את הגורם המזהם החוצה. מכאן יתכן ששימוש בתרופות נוגדות שלשול במצבים אלו עלול דווקא להחמיר את המחלה.



לקריאה נוספת

תקציר של המאמר המקורי


Escherichia coli - אוהב או אויב?

התמונה של ‏מדע גדול, בקטנה‏.

פורסם במקור בדף הפייסבוק ובאתר של "מדע גדול בקטנה" - יולי 2017


 .

21.2.17

חלקיקי זהב מצופים בחלבון של נגיף כלבת - לטיפול בסרטן במוח


כלבת היא מחלה נגיפית קטלנית וחשוכת מרפא שתוקפת את מערכת העצבים המרכזית (ובעיקר את המוח) בכל היונקים. התמותה מהמחלה מתקרבת ל-100% (99%-95%). לאחר שמופיעים סימני המחלה אין שום דרך להתגבר עליה. לרוב, נשיכה או שריטה מבעל חיים נגוע בכלבת מעבירות את הנגיף הגורם למחלה, אך יש גם דרכים נוספות. ברוב המאכסנים המחלה קטלנית. יוצאים מן הכלל הם מינים מסוימים של עטלפים שנושאים ומפיצים את הנגיפים הגורמים לה ללא כל סימני מחלה.

קריקטורה של כלב חולה בכלבת ברחובות לונדון - 1826.
הצייר לא ידוע - המקור - Wikimedia commons  

נגיף הכלבת, Rabies virus, משתייך לסוג Lyssavirus ממשפחת ה-Rhabdoviridae. הנגיף עטוף (בעל מעטפת שמקורה בתאי המאכסן) ודמוי קליע, וממדיו 180x75 ננומטר. טווח המאכסנים של הנגיף רחב וכולל את מרבית היונקים. בבעלי החיים המודבקים הנגיף מתרבה בתאי שריר, בתאים אפיתליליים, ברקמות חיבור ובתאים במערכת העצבים. הנגיף, שאינו נמצא בדם, נמצא ברוק, בשתן, בחלב ובלימפה, וכנראה שגם בנוזלי גוף נוספים.

כיצד מסתייעים בנגיפי הכלבת לטיפול בסרטן? במחקר שפורסם בינואר 2017, קבוצת המחקר של Yu Seok Youn מאוניברסיטת Sungkyunkwan, מ-Suwon, שבדרום קוריאה, החליטה לנסות לנצל תכונה חשובה של נגיפי הכלבת, הגעתם למוח של המאכסן דרך מערכת העצבים, תוך כדי עקיפת מחסום הדם-מוח (שאינו מאפשר כניסה למוח של גורמי מחלה שונים ואף תרופות), וזאת כדי להחדיר חלקיקי זהב לעומק המוח, שיאפשרו טיפול בחימום פוטותרמי (חימום מדוייק באמצעות קרני לייזר) בגידולים סרטניים במוח.

החוקרים יצרו חלקיקי זהב בצורה ובגודל של נגיפי הכלבת. הם ציפו את החלקיקים בצורן דו-חמצני (Silica) ובמקטע (שגודלו 29 חומצות אמיניות) מחלבוני RVG (ר"ת של Rabies Virus Glycoprotein) - חלבוני מעטפת של נגיפי הכלבת, הנקשרים לקולטנים הניקוטיניים של האצטיל כולין, ובאמצעותם מתאפשרת חדירת הנגיפים לתאי מערכת העצבים.

בניסוי מקדים הם וידאו שחלקיקי הזהב אכן חודרים רק לתאים המכילים קולטנים לאצטיל כולין (תאי N2a), ולא לתאי ביקורת  (HeLa) שאינם מכילים אותם.

החוקרים הזריקו את החלקיקים לעכברים שסבלו מגליומות (Gliomas), גידולים במוח החוקרים הופתעו לגלות שהחלקיקים הצטברו במוח של העכברים כבר לאחר זמן קצר (24-2 שעות), בסמוך לגידולים. בשלב זה השתמשו החוקרים בקרינת לייזר תת-אדומה (infrared), כדי לחמם את חלקיקי הזהב שמסביב לגידול לטמפטורה של כ-50 מעלות. (הקרן לא חיממה את הרקמות שדרכן עברה ושנמצאות מסביב לחלקיקים). בעקבות התחממות החלקיקים, הרקמות שלידם התחממו, וחלק ניכר מהגידולים הסרטניים הושמדו. גידולים אחרים, שלא הושמדו, קטנו במימדיהם לכמחצית מגודלם המקורי! 

אך למרות שהטיפול נשמע מבטיח, ישנם עדיין הרבה מאוד סימני שאלה. למעשה, החוקרים עדיין לא יודעים כיצד בדיוק הגיעו החלקיקים אל המוח. למרות שכניסתם למערכת העצבים נעשתה בעזרת חלבוני המעטפת של נגיף הכלבת, בדומה לנגיף הכלבת, החלקיקים הגיעו אל המוח לאחר כמה שעות בעוד שלנגיפי הכלבת לזה לרוב לוקח שבועות או חודשים. חשוב מכך, לא ברור עדיין האם החלקיקים וחימומם גורמים נזק גם לרקמות הסמוכות לגידולים, העלול לפגוע בתפקודים חיוניים. גם ההימצאות של החלקיקים עצמם בגוף לאחר הטיפול מעלה סימני שאלה – לפי תכנון החוקרים, החלקיקים אמורים להגיע לכבד בדרך לסילוקם מהגוף, אולם עדיין לא ברור האם זה יצליח ומה תהיה השפעת החלקיקים על גוף המטופל עד שיסולקו. 

המחקר מעניין והתוצאות מבטיחות, אך המרחק לטיפול דומה בבני אדם עוד גדול. אולם, גם אם הטיפול בגליומות בעזרת החלקיקים יוכח בעתיד כלא-ישים, הרעיון של שימוש בחלבוני המעטפת של נגיף הכלבת בכדי לחדור את מחסום הדם-מוח עשוי לשמש טיפולים אחרים בעתיד. 


לקריאה נוספת

המאמר המקורי


גרסה מקוצרת במעט פורסמה במדע גדול בקטנה - פברואר 2017











21.1.17

בצלציה ארצישראלית - Androcymbium palaestinum - יפיפיה מדברית


בצלציה ארצישראלית היא צמח מדברי (ומכאן שמה - בצל-צייה) קטן ומרשים, ממשפחת הסתווניתיים, הפורח בחודשי החורף (מדצמבר ועד פברואר). הצמח צמוד קרקע, ללא גבעול, בעל פקעת סימטרית ועגולה. הבצלציה חד-שנתית (גאופיט), שפרחיה, המגיחים מתוך שושנת עלים, בעלי עלי כותרת לבנים עם עורקים ארגמניים, ששה אבקנים ושלושה עמודי עלי. 

בצלציה ארצישראלית היא מין אנדמי לארץ ישראל, משני עברי הירדן. הגדל באזורי מדבר וספר-מדבר. בארץ מוצאים אותה באזורים חוליים וסלעיים בדרום הגולן, בנחל תבור, ובמדבריות יהודה, שומרון, הנגב וסיני. 
בדרום אפריקה יש 111 מינים נוספים. 


לקריאה נוספת
מייק לבנה - בצלצייה ארצישראלית - באתר צמח השדה.
אבי שמידע - בצלצייה ארצישראלית - בכתב העת כלנית.

ועוד תמונות.






















29.12.16

חיידקי Alivibrio fischerii מפרישים במאכסניהם החד-תאיים פרומון הזדווגות


חיידקי  Alivibrio fischerii מוכרים יותר בשמותיהם  הקודמים, Vibrio fischerii ו-Photobacterium fischerii, וביכולתם לייצר אור כשהם מאכלסים אברי הארה של דגים, דיונונים ויצורים ימיים אחרים (ראו רשומה קודמת). 


לאחרונה גילו ניקול קינג (King) ואריאלה ווזניקה (Woznica) מאוניברסיטת קליפורניה, ביחד עם  ג'ון קלרדי (Clardyוג.פ. גרדט (Gerdt) מביה"ס לרפואה של אוניברסיטת הרווארד בבוסטון, שכאשר חיידקים אלה הם סימביונטים של היצורים האיקריוטיים החד תאיים choanoflagellates, מהמין Salpinogoeca rosetta, הם מפרישים עבור מאכסניהם פרומונים, הגורמים להם לזיווג ולהזדווגות. 


התקבצות של Salpinogoeca rosetta כתוצאה מהפרשת הפרומון למטרות הזדווגות
צילום: 
 Arielle Woznica, University of California, Berkeley

החיידקים מייצרים את הפרומון, chonodroitin sulfate (CS) lyase, וכמה דקות לאחר ייצורו מתקבצים אותם יצורים חד תאיים ומתחילים בפעולות הזדווגות, שכוללת איחוי תאים וחלוקה מחדש של החומר הגנטי.  

אחת השאלות שמתעוררות בעקבות מחקר זה היא האם חיידקים אלה, או חיידקים סביבתיים אחרים, מעורבים במציאת בני זוג והזדווגות היצורים מפותחים יותר. שאלה נוספת היא האם מתופעה כזו החלה להתפתח המיניות בבעלי חיים. 

הפרשת פרומונים על ידי חיידקים למטרות אחרות כבר דווחה בעבר, למשל בתופעת נדידת הארבה (ראו ברשומה קודמת).  

המחקר הוצג לראשונה בקיצור רב בכנס החברה האמריקאית לביולוגיה תאית, בסן פרנציסקו  - דצמבר 2016. נחכה בסבלנות להרחבה.

A bacterially-produced aphrodisiac regulates choanoflagellate mating
Woznica1, J.P. Gerdt2, J. Clardy2, N. King1;
1Molecular and Cell Biology, University of California, Berkeley, Berkeley, CA, 2BCMP , Harvard Medical School, Boston, MA