יש כאן חיידק, הגורם למחלה!

רוברט קוך: האיש שגילה גורמי מחלות ופיתח שיטות מחקר

רוברט קוך, מהאבות המייסדים של מדע הבקטריולוגיה

רוברט קוך נולד בקלווסטל (Clausthal) שבגרמניה לפני 169 שנה, ב-11 בדצמבר 1843. בגיל חמש לימד את עצמו לקרוא בעזרת העיתונים. את החיבה ללימודי הטבע פיתח מסיורים שערך עם אחד מדודיו. כתלמיד בתיכון המקומי התעניין בביולוגיה.

כשהיה בן 19 החל ללמוד רפואה באוניברסיטת גוטינגן, והיה מתלמידיו של האנטומאי והפתולוג פרופ' יקוב הנלֶה (Henle), שכבר בשנת 1840 טען באחד ממאמריו שמחלות מדבקות נגרמות על ידי יצורים חיים וטפילים.

קוך הוסמך כרופא ב-1866. מלגת ההצטיינות שקיבל בסיום לימודיו אפשרה לו להשתלם כחצי שנה בברלין - במעבדתו של רודולף וירכוב (Virchow, הרופא והביולוג הנודע) ותקופה נוספת בבית החולים הכללי שבהמבורג. אחר כך התמקם כרופא כפרי בלנגנהגן (1867), וברקוויץ (1869).

בזמן מלחמת פרוסיה צרפת (1871-1870), התנדב כרופא לצבא הפרוסי, ולאחר המלחמה שירת שמונה שנים נוספות בצבא כקצין רפואה באזור וולסטיין (Wollstein, כיום בפולין), ובמקביל קיבל חולים במרפאה שבביתו. אז החל, כמעט ללא אמצעים, במחקריו המדעיים: הוא אילתר מעבדה בביתו, ואשתו, אֵימי פְרַטס (Fraats), רכשה עבורו מיקרוסקופ.

מה גורם לגחלת?

מחלת הגחלת (Anthrax) - מחלה קטלנית של חיות משק (בקר, צאן, חזירים וסוסים); היתה נפוצה מאד בחוות באזור וולסטיין. בארבע השנים שקדמו להגעתו (1871-1868) קטלה המחלה 528 בני אדם וכ-56 אלף חיות משק.

החיידק החשוד כגורם למחלה, Bacillus anthracis, אותר על ידי קזימיר דווין (Davaine) מצרפת, ואלוֹיס פולנדר (Pollender) מגרמניה. אך קוך היה זה שניסה (והצליח) להוכיח שהוא הגורם למחלה: באמצעות קיסמי עץ, שאותם הכין בעצמו, שטבל בדם מטחול של פרה שמתה מהמחלה (שהכיל את החיידקים), הוא "הדביק" עכברים; כל עכברי הניסוי מתו. כביקורת שימשה קבוצת עכברים שלהם הוחדר, באותה צורה, דם מטחול של פרה בריאה; כל עכברי הביקורת שרדו. קוך בודד את החיידקים מהדם הנגוע ומהעכברים המתים וגילה שאינם נמצאים בטחול של הפרה הבריאה ובעכברי הביקורת. היה זה השימוש המעשי הראשון בכללים (העיקרים) שאותם פירסם קוך בשנת 1890 (Koch's postulates; ראו מסגרת).

צילומים ראשונים של חיידקי Bacillus anthracis שצילם קוך 

העיקרים של קוך ארבעה שלבים, שבעזרתם אפשר להוכיח את הקשר בין חיידק (או כל מיקרואורגניזם אחר) למחלה שלה הוא גורם, או לכל תופעה ביוכימית או פיזיולוגית (למשל יצור יוגורט או קלקול יין): קוך הסתמך על מסקנותיהם של המורה שלו הנלֶה ותלמידיו, ובהמשך עמיתיו, פרידריך לפלר (Loeffler) ואדווין קלבס (Klebs). 1. החיידק החשוד כגורם חייב להימצא בכל מקום שבו מתרחשת הפעילות ה"חשודה" (בחולה) ולא להימצא במקום שאין בו פעילות כזו (בבריא). 2. יש לבודד את החיידק, ולגדלו בתרבית טהורה. 3. החיידק שבודד חייב לגרום לפעילות במקום שבו היא לא היתה קיימת (הזרקת החיידק לחיה בריאה תגרום להופעת סימני המחלה). 4. יש לבודד מחדש את החיידק מהפרט שהודבק וחלה, ולוודא שמדובר באותו חיידק. עם כל ההסתייגויות והבעיות שנובעות מיישום העיקריים, הם בשימוש (עם התאמות ושינויים) גם היום.

קוך תהה: האם חיידקי הגחלת גורמים למחלה גם אם הם גדלים מחוץ לחיה חולה? כדי למצוא את התשובה גידל קוך את החיידקים מספר רב של דורות, במתקן מיוחד שאותו מיקם מתחת לעדשת המיקרוסקופ, מה שאִפשר לו לעקוב אחרי החיידקים בזמן אמיתי. כך הוא גילה את יכולתם ליצור נבגים  פנימיים (endospores) בתנאי גידול "ירודים", את יכולת השרידה הממושכת של הנבגים (ולא החיידקים) מחוץ לבעלי החיים, ואת נביטת הנבגים לחיידקים "רגילים" – כאשר התנאים הופכים שוב להיות טובים. כמו כן הוא הוכיח שגם לאחר מספר רב של דורות מחוץ לבעלי חיים, גורמים החיידקים למחלה. הישום המיידי של המחקר היתה הנחייתו של קוך לחקלאי האזור לשרוף את הגוויות של החיות שמתו מגחלת או לקבור אותן באדמה קרה כדי למנוע התפתחות של נבגים.

פרסומי ממצאיו של קוך על מחלת הגחלת, ב-1876, בכתב-העת הבוטני שאותו ערך פרדיננד קון (Cohn – הבוטנאי שנחשב כיום כמייסד הבקטריולוגיה), הפכו אותו למפורסם, וסללו את דרכו, למכון Imperial Health Bureau בברלין, שם כבר התאפשר לו להקים מעבדה מצוידת היטב.

מחזור החיים של חיידקי הגחלת - איור משותף של קוך וקון - 1876

שיטות מחקר בקטריולוגיות

כיום נראים העיקרים של קוך מובנים וברורים. אך בזמנו של קוך זה לא היה כך. חיידקים בטבע אינם נמצאים כמין מבודד (אלא במקרים מיוחדים...) והיה צורך לפתח שיטות כדי לבודד אותם ולגדלם. עד אז גידלו חיידקים במבחנות או בכלי זכוכית המכילים מצע גידול נוזלי, שבהם אי אפשר היה לבודד ולהפריד בין חיידקים שונים. קוך פיתח את שיטות הגידול הראשונות לגידול חיידקים על מצע מוצק, שם החיידקים הבודדים גדלים במושבות.

המצע המוצק הראשון שבו השתמש קוך היה פרוסות דקות של תפוח אדמה, שאותן הניח על פלטה שטוחה מכוסה בפעמון זכוכית. בהמשך, אחד מעוזרי המחקר שלו, יוליוס פטרי (Petri), הביא למעבדה את צלחת הזכוכית עם המכסה המאפשר אוורור (צלחת הפטרי - גם מפלסטיק - קרויה עד היום, לא ממש בצדק, על שמו). קוך השתמש בצלחת במצעי גידול נוזליים, שלהם הוסיף גֶ'לטין כדי למצקם. השימוש בג'לטין היה בעייתי משתי בחינות: בטמפרטורה גבוהה מ-30 מעלות הוא התנזל, כך שאי אפשר היה להשתמש בו לגידול חיידקים שבודדו מגוף האדם. בעיה נוספת היתה שחיידקים רבים יכלו להשתמש בו כמזון ולפרקו, מה שגורם למצע לאבד את "קשיותו" ולהפוך נוזלי. הפתרון לבעיות אלו נמצא ב-1884, כשפאני הסה (Hesse), רעייתו של וולטר הסה, אחד מעוזרי המחקר של קוך, הציעה לו השתמש באגאר (Agar - פולימר של גלקטוז, שמופק מאצות אדומות ימיות), בו השתמשה להכנת ריבות ביתיות. האגאר מתמצק בטמפרטורה של 40 מעלות ומתנזל רק ב-85 מעלות, ומעט חיידקים יכולים לפרק אותו. כך אנו מגדלים חיידקים גם היום.

קוך גילה שאפשר לקבע חיידקים לזכוכית הנושא אם מייבשים את התמיסה המכילה אותם על הזכוכית. את בעיית השקיפות פתר קוך על ידי שהחל לצבוע את תתקיני החיידקים בחומרי צבע, ששימשו במקור לצביעת מוצרים עשויים מעץ: אאוזין, פוקסין, ספרנין, וסגול מתילי. הוא ישב עם יצרני המיקרוסקופים כדי למצוא פתרונות לשיפור ההארה, וב-1877 היה הראשון שצילם חיידקים. בעקבות כל אלה, בזכותו של קוך, נכנסו מיקרוסקופי האור לשימוש שגרתי במעבדות למחקר חיידקים. באמצעות המיקרוסקופ הצליח קוך להבחין בהבדלים בין שלבי מחלה שונים הקשורים לזיהומי פצעים. קוך טען (וצדק), בניגוד לדעה הרווחת אז, שלא מדובר בצורות שונות של חיידק אחד אלא מדובר במינים שונים של חיידקים, שצריך לחקור כל אחד מהם בנפרד, בהקשר למחלה שאותה הוא גורם.

מה גורם לשחפת?

בתקופתו של קוך, אחד מכל שבעה איש באירופה מת משחפת. ואף שידעו שהמחלה מדבקת, לא הצליחו לבודד את הגורם לה.

ב-1882, בעת שהותו בברלין, מצא קוך לאחר מאמצים רבים את החיידק החשוד כגורם למחלת השחפת, ואף הצליח לגדלו בתרבית (מושבה מתפתחת רק לאחר כשבועיים!). החיידק, שלו קרה קוך "Tubercle bacillus" ושכונה על ידי האחרים בתקופתו "החיידק של קוך" (Koch's bacillus), מכונה היום Mycobacterium tuberculosis.

קוך הדביק 217 בעלי חיים בחיידקים שהצליח לגדל. כולם חלו בשחפת. חיות הביקורת, שלהם לא הוזרקו החיידקים, לא חלו. קוך השתמש בחיידקים שבודד מסוגים שונים של שחפת (באיברי גוף שונים) והוכיח שכולם גורמים לאותה מחלה. הוא גם הוכיח שחיידקים "יבשים" יכולים לשרוד מחוץ לחולה זמן ממושך, וכשהם מגיעים למאכסן חדש, הם יגרמו בו למחלה.

במרץ 1882 הציג קוך את ממצאיו בכנס בברלין. הרצאתו נחשבת לאחת החשובות והמשפיעות בהיסטוריה המדעית.

לאחר הפסקה של שנתיים, שבהן חקר מחלות אחרות, חזר קוך לחקר השחפת. נסיונותיו לפתח תרופה נגד המחלה כשלו, אך הובילו לפיתוח שיטה לאבחון המחלה.

ב-1901 הכריז, בכנס בנושא, שהחיידקים הגורמים לשחפת בבקר ובאדם, שונים זה מזה. דעתו לא נתקבלה ורק בהמשך הסתבר שהוא צדק.

ב-1905 קיבל קוך את פרס נובל לרפואה "על מחקריו ותגליותיו הקשורים למחלת השחפת".

רוברט קוך במעבדתו בברלין, עם שניים מתלמידיו

חיידקי כולרה

ב-1883 יצא קוך, בראש משלחת רפואית מטעם ממשלת גרמניה, למצרים, כדי לחקור את התפרצות מחלת הכולרה, שהגיעה לשם מהודו. מאחר שהמגפה במצרים נעצרה, הם עשו דרכם למקור, לכלכותה שבהודו. שם קוך בודד ואפיין את החיידק הגורם למחלה, Vibrio cholerae, והביא חזרה לגרמניה תרבית טהורה שלו. זמן רב לא הצליח קוך למצוא בעל חיים שישמש כמודל למחלה. עד שנמצא השרקן ("חזיר ים").

ב-1892, לאחר התפרצות מגיפת כולרה באזור המבורג שקטלה יותר מ-8,000 איש, השווה קוך את תכולת החיידקים במי השתייה של העיר, למי השתייה של העיר הסמוכה אלטונה, שלא נפגעה מהמגיפה. הוא מצא חיידקים רק במי השתייה של המבורג, שבניגוד לאלה של אלטונה, לא היו מסוננים. הוא יזם נוהל הקובע, שמים המיועדים להיות מי שתייה יסוננו, ולא יימצאו בהם בבדיקות שגרתיות יותר מ-100 חיידקים במיליליטר. הנוהל שיזם קוך אושר על ידי הממסד הרפואי הגרמני ב-1893 בדרזדן, ומיושם גם היום בהרבה מקומות בעולם.

מחלות נוספות מסביב לעולם

קוך נסע למקומות רבים בעולם וחקר מחלות רבות נוספות. בכולן השאיר את חותמו ומורשתו. באיטליה, אינדונזיה וגיניאה החדשה הוא חקר את המלריה. בהודו הוא חקר את הדֶבר (Plague). בטרייר שבגרמניה הוא היה הראשון שהבין שהמקור של מחלת טיפוס הבטן (Typhoid fever) הוא לא רק בני אדם חולים, אלא גם נשאים שאינם חולים. בשנת 1896 נסע לדרום אפריקה ולרודזיה (היום זימבבואה) לחקור את התפרצות מחלת דבר הבקר (Rinderpest). אף שלא הצליח לזהות את גורם המחלה (שהוא נגיף; טרם היו אז אמצעים לגילוי נגיפים), הצליח לצמצם את ממדי המגיפה על ידי הזרקת נוזל המרה של חיות חולות, לחיות בריאוֹת, כחיסון. באפריקה הוא חקר את מחלת השינה, קדחת חוזרת, ומחלת הסוסים (Horse-sickness).

רוברט קוך מת ב-27 במאי, 1910, בבדן בדן.

סיכום

קצרה היריעה מלתאר את כל תרומותיו של המדען הדגול הזה, בן דורו של מדען דגול אחר – לואי פסטר (Pasteur); שניהם נחשבים כמייסדי הבקטריולוגיה (והמיקרוביולוגיה) הרפואית. מלבד ממצאיו ותגליותיו, קוך נחשב למוביל בחשיבה ובצורת העבודה המדעית. הוא הדגיש בכל מאמריו את החשיבות של ניסויי הביקורת, שבלעדיהם בעצם אין כל ערך לניסוי הנבדק. לקוך היו תלמידים רבים שהמשיכו בדרכו ותרמו גם הם להתפתחות המיקרוביולוגיה הרפואית.

מקורות

ביוגרפיה של רוברט קוך, באתר פרס נובל

Steve M. Blevins and Michael S. Bronze (2010), Robert Koch and the ‘golden age’ of bacteriology, International Journal of Infectious Diseases 14, e744–e751


פורסם במקור בכתב העת "גליליאו" 172, דצמבר 2012. עודכן.