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.

8.8.19

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

14.7.19

חיסון חדש נגד מלריה - ביישום המוני בשלוש מדינות במרכז אפריקה



מחלת המלריה, המוכרת בהיסטוריה של מדינת ישראל כקדחת הביצות, נגרמת על-ידי חמישה מינים שונים של פרוטיסטים חד תאיים מהסוג Plasmodium. אלה מועברים מחולים לבריאים באמצעות עקיצות של הנקבות מוצצות הדם של יתושי
ה-Anopheles. ייבוש הביצות והורדה משמעותית של כמויות יתושי האנופלס בארץ גרמו ב-1962 להעלמותה והיא מוכרת כיום לממסד הרפואי בארץ רק כמחלה של ישראלים שתיירו באזורים נגועים במחלה (שרובם לא לקחו את התרופות שיכולות למנוע את המחלה).

מחזור החיים של טפיל המלריה - NIAID
מלריה קיימת היום בעיקר במדינות העולם השלישי. בשנת 2017 הוערך מספר החולים במחלה בכ-219 מיליון הפזורים ב-87 מדינות. באותה שנה 435,000 חולים מתו ממנה, כמעט כולם ילדים עד גיל 5. באפריקה מתו כרבע מיליון מהם ובאסיה ומרכז/דרום אמריקה מתו כ-185,000 האחרים.

סימני ותסמיני המחלה המופיעים לאחר 15-10 ימים לאחר עקיצת היתושה הם עליית טמפרטורת הגוף, כאבי ראש, כאבי בטן, שלשולים, הקאות (לעתים דמיות) וצמרמורות - שיכולים לאפיין גם מחלות אחרות. תופעות אלה מופיעות במחזוריות של 4-2 ימים. אם אין זיהוי מיידי שמדובר במלריה ולא ניתן טיפול מתאים, המחלה מחמירה מאד (אנמיה חמורה, קשיי נשימה, חמצת מטבולית) ועלולה לגרום לתרדמת ולמוות.

מבין חמשת מיני ה-Plasmodium הגורמים למחלה מתבלטים במיוחד שניים: P. falciparum הוא הגורם הכמעט בלעדי למחלה באפריקה (99.7 אחוזים), וגורם עיקרי בדרום מזרח אסיה (62.8 אחוזים), במזרח הים התיכון (62.8 אחוזים) ובמערב האוקיינוס השקט (71.9 אחוזים). השני הוא P. vivax, שהוא המין העיקרי (74.1 אחוזים) הגורם למחלה במרכז ודרום אמריקה.

הטפילים נמצאים בבלוטות הרוק של היתושה במצב המכונה "ספורוזואיטים" (sporozoites). לאחר הזרקתם לדם, הם מגיעים לכבד ומתרבים בו ויוצאים כ-"מרוזואיטים" (merozoites), החודרים לתאי הדם האדומים, מתרבים בהם והורסים אותם, מדביקים תאים אחרים והורסים גם אותם. ההופעה המחזורית של התסמינים "מתואמת" עם התפרצות המרוזואיטים מהתאים לדם. מרוזואיטים נאספים כשיתושה אחרת עוקצת את האדם החולה ובדרכי העיכול שלה הם מתרבים והופכים לספורוזואיטים וככאלה הם מגיעים לבלוטות הרוק שלה.

מערכת החיסון מנסה לייצר נוגדנים נגד טפילי המלריה, אך המרוזואיטים "מחזיקים" מאגר של חלבוני מעטפת אלטרנטיביים, אותם הם משנים מדי כמה מחזורים, כך שהנוגדנים שנוצרים אינם יעילים. זו גם הסיבה שהכשילה את הנסיונות לפתח בעבר תרכיבי חיסון.

קיימות תרופות המסוגלות למנוע (ביעילות של מעל 90%) את התרבות הטפילים בדם של המודבקים, אך יש צורך לקחת אותן על בסיס קבוע. לאלו שגרים באזורים נגועים זו הוצאה כלכלית לא קטנה, וגם אם היו מתגברים על הבעיה הכלכלית, היו מתפתחים זנים של הטפילים העמידים לתרופות. לכן התרופות שימושיות ויעילות אך ורק לתיירים שמזדמנים לאזור לתקופות קצרות יחסית.

לאחר כשלושה עשורים של מחקר הצליחו לפתח חיסון למלריה, חיסון המכונה RTS,S. התרכיב הזה הוא גם תרכיב ראשון כנגד יצור שאינו חיידק או נגיף - אלא כנגד פרוטיסט. החיסון הוא ספורוזואיט של P. falciparum, שפגוע ביכולת ההתחלקות שלו. הספורוזואיט, בניגוד למרוזואיט, יציב מבחינה אנטיגנית. אך התקופה שבה הוא שוהה בדם היא קצרה יחסית. וזה כנראה מסביר את היעילות הנמוכה יחסית (כ-40% בלבד) של החיסון.

ב-2014-2009 בוצע הניסוי הקליני (Phase 3) שהוכיח את יעילותו של החיסון. בקבוצת המחוסנים (בהשוואה לקבוצת הביקורת - ילדים לא מחוסנים) נמנעו 4 מתוך 10 מקרים של מלריה, 3 מקרים מתוך 10 של מלריה חמורה, ו-6 מקרים של אנמיה חמורה כתוצאה מהמלריה (הסיבוך הקטלני של המלריה). גם כמות האשפוזים של הילדים המחוסנים ירדה בצורה משמעותית ובהתאם גם כמויות עירויי הדם הנדרשים.

החיסון פותח ומיוצר בחברת GSK, התורמת ליישום ראשוני זה 10 מיליון מנות חיסון. באפריל 2019 החל לראשונה ארגון הבריאות העולמי במרכז אפריקה במבצע לחיסון ילדים (עד גיל שנתיים) נגד מחלת המלריה. שלושת המדינות האפריקניות שנבחרו ליישום הקליני הראשון מסוגו הן מלאוי, קניה וגאנה. בשלב זה מתכננים לחסן כל שנה כ-360,000 ילדים, עד גיל שנתיים.

החיסון כנגד מחלת המלריה יכלול 4 מנות - 3 מנות שינתנו בהפרש של כחודש החל מגיל 5 חודשים עד גיל 9 חודשים, ומנה רביעית שתינתן בגיל שנתיים. על סמך הניסויים קודמים שכבר נעשו בו, יעילות החיסון היא רק כ-40 אחוזים אך זה כמובן עדיף משמעותית מאי התחסנות. בכל מקרה, המבצע משלב גם אמצעים חדישים וישנים למלחמה ביתושים המעבירים את גורמי המחלה.

חיסון זה הוא פריצת דרך חשובה במאמצים למיגור המלריה. וגם אם הוא יצליח רק להפחית את התחלואה והתמותה במלריה ב-40 אחוזים, זה יהיה השג משמעותי שיציל חיי אדם רבים ובעיקר חיי ילדים. מקווים שנוכל לדווח בהמשך על פיתוח תרכיבים יעילים יותר
הילד הראשון מקבל את החיסון החדש בבית חולים בלילונגווה, בירת מלווי
מקורות וקריאה נוספת


על המלריה - באתר ארגון הבריאות העולמי

המאמר על פיתוח החיסון - מ-2013

מאמר על בטיחות החיסון 

מאמר על הניסוי הקליני בחיסון

פורסם במקביל באתר הפייסבוק של המחלקה למדעי הטבע והחיים באוניברסיטה הפתוחה




14.5.19

ריפוי מחלות זיהומיות - באמצעות נגיפים תוקפי חיידקים


סוף עידן האנטיביוטיקה מתקרב. יש מקרים לא מעטים שבהם כבר לא ניתן להשתמש בתרופות אנטיביוטיות כדי להתגבר על זיהום חיידקי - ומה אז? החולה מאבד איבר, או את חייו. 

השבוע התפרסם, בכתב העת Nature Medicine, מקרה נוסף, (היו מקרים קודמים ברחבי העולם, אחד מהם היה בירושלים לפני כשנתיים)  שבו הצליחו להתגבר על זיהום חיידקי חמור באמצעות נגיפים תוקפי חיידקים. 

ב-2017, לפני כשנתיים, בבית חולים בלונדון אושפזה Isabelle Carnell-Holdaway, נערה בת 15 חולת לייפת כיסתית (Cystic Fibrosis),  איזבל כבר היתה מושתלת שתי ריאות וטופלה באופן רציף בתרופות המדכאות את מערכת החיסון שלה (כדי שלא תדחה את הריאות המושתלות). הנערה לקתה בזיהום מערכתי בשל חיידקי Mycobacterium abscessus עמידים לכל התרופות האנטיביוטיות שבשימוש, שסיכן בצורה ממשית את חייה.

הרופאים, שכבר נואשו להציל את חייה, שלחו, כסיכוי אחרון, את תרבית החיידקים הקטלניים למעבדה של גרהאם הטפול (Hatfull) באוניברסיטת פיטסבורג. מעבדה זו התמחתה, בעשור האחרון, בעזרת מאות סטודנטים לתואר ראשון ותלמידי תיכון שמתעניינים במדע (פרויקט מרתק בפני עצמו המכונה בר"ת SEA-PHAGES), באיתור מאות אלפי  בקטריופגים - נגיפים התוקפים חיידקים -  שונים, ביניהם כ-10,000 נגיפים התוקפים חיידקי מיקובקטריה.

תמונה יכולה לכלול: ‏‏בתוך מבנה‏‏
בנק הנגיפים במעבדה של גרהאם הטפול - Graham Hatfull Lab
רבקה דדריק (Dedrick), חוקרת במעבדה שהתמחתה בבקטריופגים של חיידקי מיקובקטריה, התבקשה למצוא במהירות את אלה מבין הנגיפים שבמעבדה, המסוגלים להשתכפל ולקטול את החיידקים הקטלניים של הנערה.

חשוב לציין שנגיפים יכולים מאד ספציפיים לזן מסוים של חיידקים - שתוצאה מהתאמה של צמדן (adhesin) נגיפי לקולטן (receptor) חיידקי - שניהם חלבונים, ושבהחלט יתכן, שחיידקים שרגישים לנגיף מסויים, יפתחו עמידות כלפיו כתוצאה ממוטציה בקולטן. לכן, היה חשוב למצוא יותר מנגיף אחד.

במרוץ נגד הזמן, כי איזבל במצב רע, דנדריק ועמיתיה החלו לסרוק במהירות את בנק הנגיפים שלהם מול החיידקים הקטלניים. הם חלקו את הנגיפים לקבוצות של כתריסר וחיפשו כאלה ש"יצלילו" את חיידקי המיקובקטריה הקטלניים ויצרו מוקדים על מרבדי החיידקים שבצלחות. לאחר כחמישה חודשים ואכזבות רבות הם הצליחו למצוא בסופו של דבר שלושה נגיפים מתאימים, שכונו, Muddy, ZoeJ ו- BPs. אחד מהם, שהייתה לו גם יכולת להשתלב בגנום של החיידק המותקף, מבלי לקטול אותו, שונה על ידי החוקרים כך שאיבד את התכונה הזו.  

אין תיאור זמין לתמונה.
שלושת הנגיפים בפורטרט במיקרוסקופ אלקטרונים - 
R. M. Dedrick et al./Nature Medicine 2019

בזמן החיפושים ו"ההינדוס" של הנגיפים מצב הנערה הלך והחמיר. החיידקים התפשטו מריאותיה לכבד, לאזורים שונים בעור ולפצע של ניתוח ההשתלה. אף תרופה אנטיביוטית, ונוסו לא מעט, לא הצליחה לעכב אותם. 


הקוקטייל של שלושת הנגיפים הצליח להגיע בזמן, חלקו נמרח מבחוץ על העור והפצעים המזוהמים, וחלקו האחר הוזרק דרך הוריד לדמה של הנערה. הרופאים והמיקרוביולוגים הצליח לעזור לה להתגבר על הזיהום, ולהחלים. תשעה ימים לאחר הטיפול הנערה שוחררה מבית החולים. ושנה אחרי מצבה השתפר מאד. 

זו אמנם התחלה, אך היא מבשרת טובות - שיהיה עם מה לעבוד בסוף העידן האנטיביוטי. 

תמונה יכולה לכלול: ‏‏‏6‏ אנשים‏, ‏‏אנשים מחייכים‏, ‏‏‏אנשים עומדים‏ ו‏בתוך מבנה‏‏‏‏‏
צוות המיקרוביולוגים, במעבדה של גרהאם הטפול - 
Aimee Obidzinski/University of Pittsburgh
מקורות וקריאה נוספת

המאמר ב-Nature Medicine

סקירה ב-Nature Biotechnology

הודעה לעיתונות של אוניברסיטת פיטסבורג

בקטריופגים - לקטול חיידקים זו התמחות שלהם - בבלוג זה


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

13.5.19

גאורגיוס פאפאניקולאו, שפיתח את בדיקת ה-פאפ לאבחון סרטן צוואר הרחם


היום, 13 במאי 2019, אנו חוגגים את יום הולדתו ה-136 של הפתולוג היווני/אמריקאי גאורגיוס פאפאניקולאו (Papanikolaou).

הוא נולד ביוון ב-1883. ב-1904 הוא סיים את ביה"ס לרפואה באתונה וב-1910 קיבל Ph.D. באוניברסיטת מינכן, בגרמניה. ב-1913 עבר לניו-יורק בארצות הברית, שם עבד כפתולוג בבית החולים המקומי ובמחלקה לאנטומיה באוניברסיטת קורנל. 

תמונה יכולה לכלול: ‏‏אדם אחד‏, ‏‏‏נעליים‏ ו‏פעילויות בחוץ‏‏‏‏
גאורגיוס פאפאניקולאו בשיעור אנטומיה (בסביבות 1900)
Wikimedia commons

הוא פיתח את בדיקת ה-פאפ (Pap smear - לזיהוי שינויים טרום-ממאירים בתאי צוואר הרחם) בשנת 1925, ופירסם אותה בשנת 1928. השיטה, הנקראת כיום על-שמו, מאתרת בדגימה מצוואר הרחם, בעזרת צפייה במיקרוסקופ, תאים טרום-סרטניים וסרטניים. בדיקת ה-פאפ נמצאת היום בשימוש נרחב ובעזרתה מאבחנים ומצליחים (אם האבחון נעשה מספיק מוקדם) להתגבר על חלק מהמקרים של סרטן צוואר הרחם. 


הוא נחשב כמייסד תחום הציטופתולוגיה (Cytopathology). 



בשנת 1961 הוצע לו להקים ולנהל את המכון לחקר הסרטן באוניברסיטת מיאמי, בפלורידה. הוא עבר לשם, אך מת, ב-1962, לפני פתיחת המכון. המכון נקרא היום על שמו. 

אין תיאור זמין לתמונה.
תאים מבדיקת פאפ - לאבחון גידולים בצוואר הרחם. משמאל תאים תקינים, מימין תאים מודבקים בנגיפי פפילומה.
המקור: Ed Uthman, Flicker
מרבית הנגעים הממאירים של צוואר הרחם, ונגעים ממאירים נוספים, נגרמים על-ידי נגיפים - papillomaviruses (ששמם אינו קשור במדען, אבל במקרה מתאימים גם לו).

לכ-90 אחוזים מהנגעים האלה קיים היום חיסון יעיל - גארדסיל 9 - שהחל מ-2020 אמור להנתן בשגרה לכל תלמידי ותלמידות כיתות ח. לחיסון מעט תופעות לוואי. גירסה קודמת של החיסון - גארדסיל 6, וחיסון מקביל אחר, Cervarix, הפחיתו בצורה משמעותית נגעים טרום סרטניים וסרטניים בכל מקום בו השתמשו בהן. 

בשלב זה החיסון עדיין לא מייתר את סקירות הפאפ. אך נקווה שזה יקרה מתישהו בעתיד.

לקריאה נוספת

Georgios Papanikolaou - ויקיפדיה האנגלית




פורסם במקביל גם באתר הפייסבוק של המחלקה למדעי הטבע והחיים באוניברסיטה הפתוחה

24.4.19

עלילות דם בימי הביניים - קמח למצות ו...חיידקים אדומים


הידעת? האשם בעלילת הדם כי היהודים משתמשים בדם ילדים נוצרים להכנת מצות לפסח הוא חיידק


בימי הביניים נפוצו עלילות דם שהאשימו את היהודים בשימוש בדם ילדים נוצרים להכנת המצות לקראת הפסח. כיום, סבורים שהאשמות אלה, לפחות במקור, התבססו על הופעת כתמי "דם" אדומים על הקמח ששימש להכנת המצות, או על המצות עצמן. מאוחר יותר, הפכו עלילות הדם לסוג של "פולקלור".

עלילות דם כאלה היו רבות, והידועות שבהן התרחשו בנוריץ (ב-1144) ובלוא (ב-1171), שבעקבות האחרונה הוצאו להורג כ-40 יהודים. הועלתה גם האפשרות, שעלילת "לה גווארדיה", שהתרחשה בספרד בסוף שנת 1491, היתה מכוונת. מטרתה היתה להכשיר את האווירה ואת דעת הקהל לקראת גירוש יהודי ספרד בשנת 1492.


הפתרון לתעלומת הכתמים האדומים על הקמח או הלחם נעוץ בחיידקים אדומים מהמין Serratia marcescens. הזיהום החיידקי על הקמח או הלחם מופיע בתנאי לחות.

כתמים אלו מקושרים גם לניסים בהם הופיע דמו של ישוע בלחם הקודש בטקסים נוצריים ואחרים. הצבען האדום שנמצא בחיידקים אלה (וגם בחיידקים נוספים) נקרא פרודיגיוסין (prodigiosin - מחולל הניסים) והוא בעל פעילות אנטיביוטית. בהמשך התגלה שיש לו גם פעילות אנטי-סרטנית. בעבר היו גם ניסיונות להשתמש בו לצביעת בדים, אך הם כשלו כי הוא דוהה ומתפרק בשמש.

חיידקים אלו נפוצים מאוד במערכות עיכול של בעלי-חיים, וכתוצאה מכך נפוצים גם בסביבה - באדמה, במים ובאוויר. בשל קרבה משפחתית לחיידקים המחוללים את מחלת הדֶבר (Yersinia pestis - שניהם משתייכים למשפחת חיידקי המעיים, Enterobacteriaceae), בשנות החמישים של המאה הקודמת השתמש בהם צבא ארצות-הברית לניסויים בלוחמה ביולוגית. בניסויים נבדק פיזור של חיידקים בהתאם לתנאי מזג האוויר שונים. במבצע שכונה "הפיזור מהים" (Sea spray), פוצצו בלונים מלאי חיידקי S. marcescens מעל לעיר סן-פרנסיסקו. התוצאה הבלתי צפויה היתה עלייה דרסטית בדלקות ריאה ודרכי השתן, שנגרמו על-ידי החיידקים. מאז החיידקים מוכרים כפתוגניים משניים (אופורטוניסטים), המסוגלים לגרום למחלה בעיקר באנשים הסובלים מבעיות רפואיות אחרות.

בשנת 2002 התגלה שהחיידקים גורמים למחלת האבעבועות הלבנות (whitepox), שפגעה במרבית (70-95%) אוכלוסיית אלמוגי השיטית (Elkhorn) בים הקריבי. החיידקים הגיעו אל הים כתוצאה מזיהום מי הים בביוב.

פורסם באתר ובדף הפייסבוק של "מדע גדול בקטנה" 

19.4.19

חמץ או מצה


על ההבדל המדעי בין לחם למצה?


חג הפסח הוא גם חג יציאת מצרים - בה בני ישראל יצאו ממצרים בחיפזון. וכפי שנאמר בהגדה:

"מַצָּה זוֹ שֶׁאָנוּ אוֹכְלִים, עַל שׁוּם מָה? עַל שׁוּם שֶׁלֹא הִסְפִּיק בְּצֵקָם שֶׁל אֲבוֹתֵינוּ לְהַחֲמִיץ ... שֶׁנֶּאֱמַר: וַיֹּאפוּ אֶת הַבָּצֵק אֲשֶׁר הוֹצִיאוּ מִמִּצְרַיִם עֻגֹת מַצּוֹת, כִּי לֹא חָמֵץ, כִּי גֹרְשׁוּ מִמִּצְרַיִם וְלֹא יָכְלוּ לְהִתְמַהְמֵהַּ, וְגַּם צֵדָה לֹא עָשׂו לָהֶם."

אז מהו בעצם ההבדל בין לחם למצה?

לחם עגול
Julo, Wikimedia commons

המרכיב הבסיסי של מצה ולחם הוא קמח, שלרוב עשוי מזרעים של חיטה או דגנים אחרים, שטחנו אותם עד דק. את הקמח (שהמרכיב העיקרי בו הוא הרב-סוכר עמילן) מערבבים במים ולשים עד לקבלת בצק. אם נשאיר את הבצק למספר שעות נפחו יגדל. שמרי אפיה, Saccharomyces cerevisiae, שהוספנו אל התערובת או שחיו במקור על זרעי החיטה לפני הטחינה התפיחו והחמיצו את הבצק. במהלך ההחמצה והתפיחה, מתסיסים השמרים את העמילן שבבצק ופולטים אתנול ופחמן דו חמצני (CO2). בתהליך מקביל נוצרת בתסיסה גם חומצת חלב (Lactic acid), שהיא זו שמחמיצה את המוצר.

הפחמן הדו-חמצני מאַוורר ומתפיח את הבצק וגורם למרקם האוורירי של הלחם ומוצרי המאפה האחרים, ואילו האתנול שנוצר מתנדף ברובו במהלך האפייה וחלקו הנותר תורם לעתים לטעם אופייני של המוצר הנאפה.

את השמרים מייצרים בכמויות מסחריות במכלים מיוחדים (פרמנטורים), בנוכחות חמצן, ומוכרים אותם (לחים או יבשים) לכל דורש.

השימוש בשמרים לאפייה (וגם לייצור משקאות אלכוהוליים) הקדים את השימוש בכתב. לוח חרס מבבל בן 8000 שנים והירוגליפים ממצרים העתיקה בני כ-5000 שנים מעידים על קיום תהליכים אלו גם לפני זמן רב. יתכן והשימוש בשמרים החל מזיהום מקרי של קמח; חלק מאותו בצק מוצלח, המכונה היום שׂאור או מחמצת (שניהם מוזכרים במקרא, שמות יב ודברים טז), נשמר ושימש כתחל - ובעצם סיפק את השמרים - להכנת הבצק החדש.

ומה לגבי המצה? כאן בעצם אנו מוותרים לגמרי על תפקודם של השמרים. מאד מקפידים שהקמח ישאר יבש לגמרי עד זמן הכנת הבצק, ומייד לאחר הכנתו - (ולכל המאוחר עד 18 דקות מהערבוב של הקמח והמים), הוא מרודד ומוכנס בצורות שונות לתנור האפייה - כך שהשמרים לא מספיקים להחמיץ ולהתפיח את הבצק.

מצה שמורה בעבודת יד
Yoninah, wikimedia commons
חג שמח

לקריאה נוספת

המוציא מצה מן הארץ - שקד אשכנזי, מכון דוידסון
מיקרואורגניזמים בתעשיית המזון - בבלוג זה
על תסיסות וחיידקים - בבלוג זה




16.4.19

נגיפי מדוזה המאבנים אמבות


נגיפי ענק חדשים למדע


במיתולוגיה היוונית מספרים לנו על מדוזה - נערה יפיפיה ומתולתלת, שאתנה קיללה אותה, בעקבות נסיבות שנויות במחלוקת (שאינן מדעיות....) עם אל הים פוסידון, והפכה אותה לדמות מפלצתית, שכל מי שהביט בה ישירות הפך לאבן.....

File:Medusa.jpg
מדוזה המיתולוגית - ציור של ארנולד בוקלין  - 1878
מהמוזיאון הלאומי הגרמני בנירנברג

בבוץ של מעיינות חמים ביפן, גילתה קבוצת המחקר של מסהרו טקמורה (Takemura) מאוניברסיטת טוקיו, נגיף ענק חדש חדש המשתכפל באמבות Acanthameobe castellanii, האמבות המתות מתבקעות ותכולתן מתפזרת בסביבה, אך האמבות השורדות את המתקפה הנגיפית, "מתאבנות" - מתקשות,  וזו הסיבה  שטקמורה קרא לנגיפי הענק החדשים נגיפי מדוזה - Medusavirus.

קטרו של הנגיף החדש הוא 260 ננומטר, לו קופסית איקוזהדרית בת 277 קפסומרים וממנה בולטים 2660 זיזים (spikes). הגנום הנגיפי הוא DNA דן-גדילי שארכו 381k זוגות בסיסים המקודדים ל-461 אפשרויות חלבוניות, 86 מהם מקורן באמבה או ביצורים איקריוטיים אחרים, והם כוללים את חמשת ההיסטונים ופולימרז DNA אחד. 279 מהם (61%) מקודדים לחלבונים לא מוכרים. גם האמבה אימצה גנים נגיפיים, וביניהם אף את הגן המקודד לקפסומר הנגיפי, לתוך הגנום שלה.
דגם תלת ממדי של נגיף המדוזה
Yoshikawa et al - Journal of Virology


החוקרים סבורים שיחסי הגומלין בין האמבה לנגיפים הם עתיקים מאד, וכך התאפשר במהלך האבולוציה מעבר הגנים לשני הכיוונים.

מציאת נגיפי הענק הרבים מעוררות מחשבות אבולוציוניות? מי קדם למי?  התא לנגיף, או הנגיף לתא? וכנראה שחסר לנו עדיין מידע מבוסס בנושא - אך על כך,  בהזדמנות אחרת.

המאמר המקורי - Medusavirus, a Novel Large DNA Virus Discovered from Hot Spring Water
מ-Journal of Virology - אפריל 2019


פורסם במקביל גם באתר הפייסבוק של "מדעי הטבע והחיים באוניברסיטה הפתוחה" - אפריל 2019