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.

28.12.16

חיסון חדש ויעיל נגד נגיפי אבולה יכנס בקרוב לשימוש


בעקבות מגיפת האבולה הגדולה שהתפרצה בגיניאה שבאפריקה בסוף 2013 ונמשכה עד לתחילת 2016, הושקעו כספים רבים בפיתוח חיסונים כנגד הנגיף. על אחד מהם נעדכן כאן.

בשנת 1976 הכרנו לראשונה את מחלת הקדחת המדממת המכונה כיום אבולה. המגפה הראשונה התפרצה אז בסמוך לנהר האבולה, באזור ימבוקו (Yambuku), אז בזאיר, אז אופיין והוגדר לראשונה הנגיף שכונה Ebola Zaire, המשתייך למשפחת נגיפי הפילו (Filoviridae, מן המילה הלטינית "פילו" שפירושה "תולעת", כי כך נגיפים אלה נראים במיקרוסקופ אלקטרונים), אליה משתייך גם הנגיף "מרבורג" - Marburg.

במגיפה ראשונה זו חלו 318 אנשים, ביניהם היו גם רבים מהצוותים הרפואיים שטיפלו בחולים. 280 מהחולים מתו.

קדחת האבולה מתחילה, לאחר תקופת דגירה של עד כ-21 יום, בתסמינים דמויי שפעת. לאלה מתווספים תסמינים השונים מחולה לחולה: עייפות, חום, כאבי ראש, גרון, שרירים ובטן, הקאות, שלשולים ופריחה. אחר-כך מתפתחים, במרבית החולים, שטפי דם פנימיים וחיצוניים והחולה מדמם מכל פתחי גופו ולרוב מת בתוך ימים אחדים. הנגיף מופרש בכל נוזלי הגוף ומועבר בקלות מאדם לאדם. משערים שהדבקה של האדם הראשון בשרשרת מתרחשת במגע קרוב עם חיה נגועה.

ב-1976 התפרצה גם המגיפה השנייה,   באזור נְזַרה (Nzara) שבסודן, גם שם חלו רבים מצוותי הרפואה. במגיפה זו חלו 284 אנשים ו-150 מתוכם מתו. אז התגלה שהנגיף הסודני, Ebola Sudan, שונה מהנגיף הזאירי. לאחר שלוש שנים של הפוגה, ב-1979, התפרצה באותו מקום מגיפה נוספת, ומ-34 האנשים שחלו מתו 22.

ב-1992-1989, וב-1996, התוודענו לזן חדש של הנגיף, שכונה Ebola Reston. זן זה, בניגוד לקודמיו, קטל רק קופי מקק ארוך זנב (Macaca fascicularis) שהגיעו מחווה לגידול קופים לניסויים ממינדנאו (Mindanao) שבפיליפינים. ב-2008 אותר הנגיף בחזירים. הוא לא גרם בהם למחלה.  ב-1994 חלתה באבולה וטרינרית בחוף השנהב לאחר שניתחה גוויית שימפנזה. הנגיף שאותר בה היה שונה מהזנים המוכרים, והוגדר כזן חוף השנהב (E. Ivory Coast). נכון לכתיבת שורות אלה לא התגלו מקרים נוספים של הדבקה בזן זה.

ב־2007 התפרץ והוגדר לראשונה הזן הבונדיבוגי (Ebola Bundibugyo) באוגנדה; 149 חלו ו־37 מתוכם מתו. התפרצות נוספת הייתה בקונגו ב־2012, אז דווח על 77 חולים, מהם מתו שישה.

מגיפות נוספות של הזן הזאירי היו ב-1994 בגאבון, ב-1995 בקיקוויט (Kikwit) בזאיר, וב-1996/7 שוב בגאבון, בשני מקומות. ב-2001 התרחשו שתי התפרצויות, משני עברי הגבול בין גאבון וקונגו, וב-2002/3 - שתי התפרצויות בקונגו. ב-2007 וב-2008/9, וב-2014 היו התפרצויות בקונגו.

מגפות של הזן הסודני היו ב-2001-2000 בשלושה אזורים באוגנדה, בשנת 2004 בדרום סודן. בשנת 2011 מת אדם בודד מאבולה באוגנדה, וב2012 היו שתי התפרצויות קטנות.

המגיפה שהחלה בדצמבר 2013 והסתיימה בתחילת 2016 היתה קטלנית בהרבה מכל קודמותיה. חלו בה כ-28,000 איש ומתוכם מתו כ-11,000. זן האבולה שגרם למחלה, שכונה Ebola  Makona היה אמנם קרוב לזן הזאירי, אך הוא היה פחות קטלני ממנו. לארגוני הבריאות בעולם לא היו אמצעים ממשיים להתמודד עם המחלה, וחוסר שיתוף פעולה של החולים ומשפחותיהם עם רשויות הבריאות המקומיות רק החמיר את המצב.

כתוצאה ממגיפה זו הוקצו משאבים כספיים לא מעטים למציאת תרופות מתאימות ולהמשך פיתוח חיסונים, חלקם כבר היו קיימים אך ללא התקציבים המתאימים לביצוע הניסויים הקליניים. במחצית דצמבר התפרסם שניסוי קליני רחב היקף, בתרכיב המכונה rVSV-ZEBOV, הסתיים בהצלחה. ובעקבות הצלחה זו רשויות הבריאות כנראה תאשרנה אותו לשימוש בבני אדם בקרוב, כנראה בתחילת 2017.

התרכיב מבוסס על הנגיף Vesicular Stomatitis Indiana Virus, שצורתו צורת קליע (מהמשפחה של נגיף הכלבת). נגיף זה לרוב אינו גורם למחלה בבני אדם, אלא רק בבקר, חזירים, וסוסים. חקלאים ווטרינרים לעיתים רחוקות נדבקים בנגיף וחולים במחלה דמוית שפעת שאינה מתפשטת מהם הלאה. הנגיף הונדס כך, שהגן לגליקופרוטאין החיצוני של הנגיף, המאפשר לו להיצמד לתאי המטרה שלו, הוחלף בגן המקודד לגליקופרוטאין של הזן הזאירי של נגיף האבולה. החיסון עבר בהצלחה שלבים של ניסויים בבעלי החיים - עכברים, אוגרים, שרקנים וקופים. בקופים למשל, מנת חיסון אחת שהוזרקה לקופים, הגנה עליהם לגמרי מפני הדבקה מכוונת ב-1000 נגיפי אבולה פעילים מזן Makona, לאחר שבוע ויותר מהחיסון. הדבקה בנגיפים, 24 שעות לאחר החיסון, או שלושה ימים, הקנתה הגנה חלקית בלבד.

הרעיון לביצוע הניסוי הקליני "הושפע" ממבצע החיסון הגדול שהתקיים בשנות ה-70 עם החיסון נגד נגיף האבעבועות השחורות - אותו מבצע שהוביל בסופו של דבר להכחדת הנגיף מהטבע - ברגע שמתגלה אדם חולה, מחסנים מסביבו (ring vaccination) את כל האנשים שנחשפו ו/או עלולים היו להחשף אליו ולהדבק ממנו, וגם את אלה שנחשפו אליהם (מגעים - contacts, ראשוניים ושניוניים).

בניסוי הראשוני  אותרו 51 חולים: מתוך 4539 המגעים שלהם 2119 מתוכם חוסנו מייד (כשירים ומסכימים). אף אחד מהמחוסנים לא חלה. קבוצת הביקורת כללה 47 חולים אחרים, מתוך 4557 המגעים שלהם 2041 חוסנו - אך רק 21 יום לאחר חשיפתם לחולה. - 16 מהם חלו. חלו גם שבעה מהמגעים שלא חוסנו. 

בניסוי המשך חוסנו מיידית 1677 מגעים של 19 חולים נוספים (מתוך 2006). אף אחד מהם לא חלה.

בסך הכל חוסנו בניסוי 5837 איש (מתוכם 194 ילדים), כולם בריאים, ובהסכמתם המלאה,  בתרכיב rVSV-ZEBOV, ועקבו אחריהם במהלך 84 יום. מלבד 16 החולים שחלו (והם נדבקו בנגיפי האבולה לפני החיסון), תופעות לוואי קלות האופייניות לחיסונים (כאבי שריר במקום ההזרקה, כאבי ראש, תשישות)  הופיעו בכ-50 אחוזים מהמתחסנים במהלך 14 הימים שלאחר החיסון. 80 תופעות חמורות יותר דווחו - אך רק שתיים מהן (עלייה גבוהה בטמפרטורה, והלם אנפילקטי) שוייכו בודאות לחיסון. מחוסן אחד פיתח מחלה דמוית שפעת שלא היה ברור אם היא קשורה או לא. שלושתם התאוששו ללא נזקים. 

לאחר שינתן האישור הרשמי להשתמש בחיסון כשגרה יתכן ויתחילו לחסן במקומות מועדים לכך את כל התושבים, בינתיים, תוקצבו כבר כ-300,000 מנות של חיסון לשימוש מיידי במקרה שתפרוץ מגיפת אבולה איפשהו. וזה עלול לקרות כל יום...

בנוסף, לא נבדק עדיין בשטח אם החיסון מגן בפני הזנים האחרים, הסודני והבונדיבוגי. ניסויים קודמים בבעלי חיים ומידע שלא פורסם, רומזים שהחיסון יהיה יעיל גם שם...

ונחכה לראות את הצלחת החיסון במגיפה הבאה שתהיה.

נגיף אבולה במיקרוסקופ אלקטרונים
CDC/Frederick A. Murphy
11

המאמר המקורי ב-Lancet

פורסם גם באתר הפייסבוק: מדעי החיים באוניברסיטה הפתוחה









25.12.16

חיידקים עמידים לקרבפנמים - בחזירים בחווה בארצות הברית


גילויים של חיידקים עמידים לקרבפנמים - אנטיביוטים  שמשתמשים בהם בשעת חרום - כשכל האנטיביוטים השגרתיים לא יעילים  - בחזירים בחווה בארצות הברית, בה לא משתמשים בקרבפנמים. מעוררת תהיות כיצד הם התפתחו או הגיעו לשם.


קרבפנמים (carbapenems) הם אנטיביוטים הדומים במבנם ובתפקודם לפניצילינים ולצפלוספורינים – גם להם יש טבעת β-לקטמית וטבעת נוספת - השונה בשני מקומות מהטבעת של הפניצילין. כולם מעכבים את הטרנספפטידזים – האנזימים האחראים על חיזוק ויצוב הדופן החיידקית. הקרבפנם הראשון, Thienamycin, בודד בשנות השמונים של המאה הקודמת מהחיידק Streptomyces cattleya [תמונה באתר האגודה היפנית לאקטינומיציטים].

אולם, Thienamycin אינו יציב, ולכן לא התאפשר להשתמש בו כתרופה. בהמשך סונתזו ממנו נגזרות יציבות יותר: אימיפנם (imipenem), מרופנם (meropenem), ארטפנם (ertapenem), דוריפנם (Doripenem) , פניפנם (Panipenem) וביאפנם (biapenem). הקרבפנמים מיועדים לשימוש בבני אדם רק כאמצעי אחרון, לאחר שכל האנטיביוטים האחרים לא יעילים כנגד מחלה זיהומית מסכנת חיים. לכן נאסר להשתמש בהם במגזר החקלאי. אין איסור לשימוש חקלאי בפניצילינים ובצפלוספורינים.

עמידות של החיידקים בפני קרבפנמים יכולה לנבוע משתי סיבות:
א. משינויים מבניים בטרנספפטידזים החיידקיים המונעים את קישור הקרבפנמים אליהם ללא פגיעה בתפקודם. ב. אנזימים (carbapenemases) המבקעים את הקרבפנם והופכים אותו ללא פעיל. גנים לעמידות בפני קרבפנמים התגלו בעבר על פלסמידים בחיידקים ממשפחת האנטרובקטריה (CRE) בבתי חולים, ובמוסדות רפואיים אחרים, וגרמו לתמותה של לא מעט חולים.

למרות הנאמר לעיל, נמצאו חיידקי CRE בבעלי חיים במגזר החקלאי. לאחרונה (בדצמבר 2016) גילה תומס ויטום (Wittum) מאוניברסיטת אוהיו חיידקים כאלה בחזירים מחווה בארצות הברית. לחווה זו לא הוכנסו בעלי חיים חדשים ב-50(!) השנים האחרונות, כך שזו בהחלט תעלומה מעניינת, מהיכן הגיעו אותם חיידקים. האפשרויות הסבירות ביותר – אדם כלשהו, או חיית בר כלשהי שהגיעו לחווה...

השערה נוספת, היא שהשימוש בחווה באנטיביוט ceftiofur מקבוצת הצפלוספורינים, תרם לתפוצת חיידקי ה-CRE. סביר להניח שההשערה תבדק בהמשך.

זו אמנם הפעם הראשונה בארצות הברית, אך באירופה (צרפת וגרמניה) ואסיה (סין, ולבנון) כבר היו דיווחים קודמים על חיידקי CRE במשק החקלאי.

מה המשמעות של זה לגבי סוף עידן האנטיביוטיקה? ימים יגידו

 חזירונים בתצוגה בפריס

המאמר המקורי

פורסם במקור באתר הפייסבוק - מדעי החיים באוניברסיטה הפתוחה

14.11.16

חיסון כנגד נגיפי הנזלת הצליח בקופים

דגם של Rhinovirus14
המקור: United States Department of Energy - 
wikimedia commons
נגיפי הרינו (rhinoviruses - מהמילה היוונית rhin, שפירושה "אף" - ובקיצור HRV) הם קבוצה של כ-165 זנים שונים הגורמים לנו, לבני האדם, למחלה המכונה הצטננות או התקררות (common cold - נא לא לבלבל עם שפעת!), המתבטאת בעיקר באי-נוחות גופנית ובאף דולף. בילדים קטנים מאוד הם גורמים לעתים מחלה חמורה יותר, המחייבת אשפוז, ובפגועי המערכת החיסונית הם גורמים לדלקת ריאות. נגיפים אלה גורמים גם להחמרה במצבם של חולי קצרת (אסטמה) ושל חולים בהיצרות של דרכי הנשימה (chronic obstructive pulmonary disease - COPD), העלולה אף לגרום למוות. בארצות הברית הם הגורם השני בחשיבותו לאשפוז ילדים עם דלקת ריאות. (הראשון הוא RSV). והראשון בחשיבותו באשפוז מבוגרים. 


נגיפי הרינו הם נגיפי RNA השייכים לקבוצת נגיפי הפּיקוֹרנה, שאליה משתייכים גם הנגיפים הגורמים למחלות הפה והטלפיים ונגיף הצהבת מסוג A. טווח הפונדקאים של מרביתם מצטמצם לאדם ולשימפנזים. בשנת 2008 הצליחו סבסטיאן ג'ונסטון (Johnston) ועמיתיו, מאימפריאל קולג' בלונדון, להנדס עכברים כך שיוכלו להדביק אותם ברבים מנגיפי הרינו, ולחקור בהם את הנגיפים והמחלה (ראו "על עכברים מנוזלים"), שדי דומה בהם למחלה באדם. 



כיום מבחינים בשלושה מינים שונים של נגיפי רינו,  HRV A - הכולל 83 זנים,  HRV B - הכולל 32 זנים ו-HRV C (שהתגלה רק לאחרונה ב-2006) - הכולל 55 זנים.  הזנים של מינים A ו-C גורמים למחלות חמורות יותר מאשר הזנים של מין B. 


הכמות הגדולה של הזנים השונים הקשתה על פיתוח חיסון, כי אדם ש"הצטנן" והחלים לאחר הדבקה באחד הזנים, הוא אמנם מחוסן כלפי הזן שפגש, אך הוא עדיין חשוף להדבקה ב-164 הזנים האחרים. בעבר נוסו בהצלחה חיסונים יעילים (נגיפים לא פעילים כתוצאה מטיפול בפורמלין) כנגד זנים ספציפיים, שנשאפו או הוזרקו, אך מהסיבות שצוינו לא הייתה כדאיות להשתמש בהם. 


צוות חוקרים בראשות מרטין מור (Moore) מאוניברסיטת אטלנטה, החליט להתמקד בחיסונים רב זניים נגד נגיפים HRV A. הם הכינו תרכיבים כנגד 25 זנים שהיו יעילים למניעת הדבקה ומחלה בעכברים, ותרכיבים של 50 זנים שהיו יעילים למניעת הדבקה ומחלה בקופי מקק. השלב הבא יהיה לבדוק גם כמות גדולה יותר של זנים וכמובן לבדוק את יעילות החיסון במתנדבים אנושיים. בהנחה שהכל יצליח, תוך מספר שנים נראה את החיסון מיושם בשגרת החיסונים.


אבל צריך לזכור שהצטננויות נגרמות גם על-ידי נגיפי קורונה (coronaviruses) ונגיפי אדנו (adenoviruses). בהחלט כדאי גם שם לחשוב על חיסון.

פעילות שגרתית בזמן הצטננות פעילה
צילום: mcfarlandmo, wikimedia commons
לקריאה נוספת

2.11.16

נפיחה מדליקה ומסוכנת


חלק מהגזים שנפלטים ממערכת העיכול שלנו הם דליקים. מה יכול לקרות כשהם נפלטים בחדר ניתוח.... ?

ב-15 באפריל 2016 התפרצה שריפה לא שגרתית בחדר ניתוח בבית החולים האוניברסיטאי בטוקיו. השריפה נגרמה מנפיחה של המנותחת בזמן הניתוח. הגז הדליק שנפלט מממערכת העיכול שלה ניצת על ידי קרן לייזר בה השתמש המנתח וגרם לה לכוויות חמורות.

אז מה הכיל הגז שנפלט ממערכת העיכול של המנותחת?

עיקר הגז הוא חנקן מולקולרי, N2, שמקורו באוויר אטמוספרי שחדר למערכת העיכול ביחד עם חלקיקי מזון. זהו גז בלתי דליק בעליל (ומכאן גם שמו).  גם חמצן מולקולרי, O2, חדר למערכת, אך הוא נצרך במהירות על ידי חיידקים פקולטטיביים. בנוסף הצטרפו לחנקן תוצרי תסיסה אל-אווירנית שביצעו חיידקי מעיים שונים, וגם ארכאונים. התוצר העיקרי מבחינה כמותית הוא מימן מולקולרי, H2, דליק מאד, וכמויות קטנות הרבה יותר של H2S (התרכובת התורמת לנפיחה חלק משמעותי מהריח) ומתאן, CH4, גם הם דליקים. וגז נוסף, פחמן דו חמצני, CO2, שאינו דליק.

האם תהיינה בעקבות זה המלצות ממה להמנע לאכול לפני הצום שלקראת הניתוח, כדי להפחית את הסיכון.... ימים יגידו.

ניתוח בלייזר
המקור: CMRF Crumlin, Wikimedia commons


לקריאה נוספת

לדיווח על הניתוח בעיתון היפני Ashai Shimbun

על תסיסות וחיידקים

30.10.16

ריחות הגשם הראשון - גאוסמין, פטריכור ואוזון


כשסוף סוף נשבר היובש ויורד הגשם ראשון, הוא מלווה בריחות אופייניים של אדמה רטובה שאנו נהנים להתבשם בהם. מהיכן? 

מסתבר שמדובר בשלושה ריחות שונים. שניים מהם ממקור ביולוגי והשלישי ממקור "מטאורולוגי".

המקור הביולוגי הראשון הם חיידקי אדמה מחטיבת האקטינובקטריה - האקטינומיצטים, הנמצאים באדמה בכמויות קטנות (100 מיליון חיידקים בגרם) יחסית לחיידקים אחרים, ו"מתעוררים" לפעילות עקב אספקת המים המחודשת. האקטינומיצטים הם חיידקים קוריים, שפעם נחשבו בטעות כפטריות (ומכאן השם ה"פטרייתי" שלהם – שנשאר למרות השינוי הטקסונומי). לחיידקים אלה יכולות מטבוליות מעניינות וחשובות - כיכולת פירוק תאית וסוכרים מורכבים אחרים. הם אף מפרישים מטבוליטים שניוניים כחומרים אנטיביוטיים וחומרים נוספים. אחד מהם הוא הגאוסמין (Geosmin), שהוא חומר נדיף הנותן לאדמה הרטובה את ריחה האופייני העיקרי.

חיידקי אדמה ופטריות לאחר גידול במעבדה. שימו לב ליצרני האנטיביוטיקה
צילום: דרור בר-ניר

המקור הביולוגי המשני הם שמנים ארומטיים שהופרשו ונספגו באדמה היבשה על ידי צמחים מסויימים. המגע עם המים גורם לאותם שמנים להתנדף לאוויר. הריח של שמנים ארומטיים אלה מכונה פטריכור (Petrichor - מהמילה היוונית Petra שמשמעותה אדמה ו-Ichor - הנוזל הזורם בעורקיהם של אלי יוון).

 
Geosmin - Wikimedia commons


מקור ההריח השלישי הוא מטאורולוגי והוא נוצר בסערות ברקים. הזרם החשמלי גורם לתגובה כימית בין שלוש מולקולות סמוכות של חמצן מולקולרי (O2) שכתוצאה ממנה נוצרים שתי מולקולות ריחניות של אוזון (O3).

התבשמות נעימה, ושתהיה לנו שנה גשומה.

לקריאה נוספת

חיידקי אדמה

נכתב במקור כפוסט לדף הפייסבוק "מדעי החיים באוניברסיטה הפתוחה" 

24.10.16

24-10-2016 - יום הפוליו העולמי בשיר של מרי פופינס.


ה-24 באוקטובר הוא יום הפוליו העולמי - יום זה ממשיך להזכיר לנו כל שנה שיש דרך להלחם במחלה הארורה הזו - החיסון - שילוב של החיסון המומת (תרכיב סאלק) והחיסון המוחלש (תרכיב סייבין).
בשנת 2016 (עד אמצע אוקטובר) היו 27 מקרים של שיתוק ילדים בשלוש מדינות באסיה ובאפריקה.
נקווה שנוכל להפסיק לציין את היום כשהמחלה תמוגר מהעולם.

השנה החלטתי לציין את היום עם שיר מוכר, A spoon full of sugar, ששרה ג'ולי אנדריוס בסרט מרי פופינס. את השיר כתבו רוברט שרמן וריצ'רד שרמן.



שימו לב למילים של הפזמון החוזר:

That a spoonful of sugar helps the medicine go down
The medicine go down, the medicine go down
Just a spoonful of sugar helps the medicine go down
In a most delightful way


מסתבר שמחבר המילים, רוברט שרמן, קיבל את הרעיון לשיר כשחזר הביתה ושמע מרעייתו, ג'ויס, שהילדים קיבלו באותו יום את החיסון המוחלש כנגד הנגיף. הוא שאל את אחד מילדיו ושמע ממנו שהחיסון ניתן ביחד עם קוביית סוכר...

ותודה לענר אוטולנגי שמפוסט שלו בפייסבוק למדתי על הקשר.



לקריאה נוספת
מחלה משתקת ושני תרכיבי חיסון

חשיבות החיסון בנגיף חי מוחלש נגד פוליו

נכתב לאתר מדעי החיים באוניברסיטה הפתוחה 

6.10.16

פרס נובל לרפואה ופיסיולוגיה 2016 - ליושינרי אושומי (Ohsumi) על תרומתו לחקר ה-autophagy


החוקר היפני יושינרי אוסומי ביצע בשנות ה-90 סדרה של ניסויים בשמרים שבאמצעותם זיהה את הגנים האחראים לתהליך האוטופגיה - "אכילה עצמית" וכיצד הם פועלים. הוא גם הראה שהתהליך זהה גם בתאים שלנו. מחקרי המשך לממצאים שלו, הובילו להבנת חשיבות האוטופגיה בהסתגלות למצבי עקה וכתגובה להתפתחות מחלות. מוטציות בגנים של האוטופגיה עשויות להתבטא במחלות סרטניות ונוירולוגיות.


בתנאי עקה, כהרעבה או הדבקה בפתוגנים, כאשר בתא יש תצמידי חלבונים, ואף אברונים, שאינם שימושיים יותר או ש"התבלו" והוחלפו בחדשים, חשוב לסלק אותם בהקדם למדור המתאים שיפרק אותם, הליזוזום, ושמרכיביהם יחזרו במהירות למאגר התאי ושהתא יוכל להשתמש בהם כדי התאושש. זה תהליך האוטופגיה (autophagy - מיוונית "אכילה עצמית"). גם חלק מהפתוגנים מסולקים בדרך זו.

ההכרות עם התהליך החלה בשנות ה-60 של המאה הקודמת, כשכריסטיאן דוב (Duve - שאף זכה בפרס נובל בשנת 1974 על גילוי הליזוזום) דיווח לראשונה על עטיפת מטבוליטים, ואף אברונים שלמים בשקיות ממברניות, להן הוא קרא אוטופגוזומים (autophagosomes), והובלתן אל הליזוזום, אך המנגנון המדוייק של התהליך נשאר לא מוכר, עד לסדרת הניסויים של אושומי בשנות ה-90.
Autophagosome.
תרשים של יצירת האוטופגוזומים ואיחויים עם הליזוזומים
המקור - ההודעה לעיתונות באתר פרסי הנובל 
במקביל, התגלתה ונחקרה המערכת של היוביקוויטין והפרוטאוזום, עליה קיבלו ב-2004 החוקרים הישראלים אהרון צ'חנובר ואברהם הרשקו את פרס נובל לכימיה, ביחד עם שותפם האמריקאי ארווין רוז (Rose). המערכת הזו מסלקת וממחזרת באופן שגרתי חלבונים קטנים, אך היא לא נותנת מענה לחלבונים גדולים, לקומפלקסים חלבוניים ולגופיפים גדולים יותר.
יושינרי אושומי (Ohsumi)  נולד ב-1945 בפוקוקה שביפן.  ב-1974 הוא סיים את הדוקטורט שלו באוניברסיטת טוקיו. לאחר השתלמות בתר דוקטורלית בארצות הברית חזר ליפן, ועבד שם במספר אוניברסיטאות וכיום (מ-2009) הוא חוקר במכון הטכנולוגי של טוקיו.

יושינרי אושומי בשנת 2015
המקור: אתר ממשלתי ביפן
אושומי החל ב-1988 לחקור מיחזור של חלבונים בחלולית (vacuole) של תאי השמר, בה מתבצעים גם תפקודי הליזוזום המוכרים בתאים שלנו. הוא איתר מוטנטים של שמרים שפגועים בתהליך האכילה העצמית על-ידי הרעבת השמרים ואיתור אלה שצברו בחלולית אוטופגזומים שלא התפרקו. וזה ניתן בקלות לצפייה במיקרוסקופ. ב-1992 התפרסם המאמר הראשון שלו בנושא.

אוטופגוזום במיקרוסקופ אלקטרונים - ניתן לראות בתוכו שני מיטוכונדריה ובועיות שמקורן ברשתית התוך הפלסמית
המקור - המעבדה של נובורו מיצושימה, באוניברסיטת טוקיו
אושומי הצליח לאפיין אלפי מוטנטים שונים וזיהה 15 גנים שונים (היום כבר מוכרים כ-40) . הוא אפיין את סדר הפעולה של תוצריהם. שרשרת הפעלה ויצירת האוטופגוזומים מתוארת סכימתית באיור הבא.
Stages of autophagosome formation
המקור - ההודעה לעיתונות באתר פרסי הנובל
אושומי גם הוכיח שמערכת כזו קיימת גם בתאים איקריוטים אחרים, כולל תאי אדם. בתאי היונקים יש למערכת האוטופגיה  חשיבות, מלבד בתנאי עקה, גם בתהליכי התמיינות של תאים בעובר וביצור הבוגר.

פגמים בגנים של האוטופגיה נקשרו למחלות כמו פרקינסון, סכרת מסוג 2, מחלות תלויות גיל נוספות ואף לגידולים ממאירים.

על גילוי ואפיון התהליך הוענק לאושומי הפרס היוקרתי.

לקריאה נוספת

ההודעה לעיתונות באתר פרסי הנובל 


המעבדה של נובורו מיצושימה (Mizushima), משותפיו למחקר של אושומי, בפקולטה לרפואה של מאוניברסיטת טוקיו

מאמר מסכם - על הביולוגיה המולקולרית של האוטופגיה - בכתב העת Annual Reviews of Cell and Develpmental Biology 

פורסם לראשונה באתר מדעי החיים באוניברסיטה הפתוחה, 5 באוקטובר 2016. עודכן. 

20.9.16

מגנום מקוטע (segmented viruses) לנגיפים מפוצלים


כדי שתא מאכסן יוכל לשכפל את הנגיף GCXV, עליו להיות מודבק בלפחות ארבעה ויריונים שונים שכל אחד מהם נושא מקטע אחר של הגנום הנגיפי


נגיפי RNA הם קבוצה גדולה והטרוגנית של נגיפים. אנו מבחינים בין נגיפי ה-RNA החד גדיליים החיוביים, שה-RNA שלהם מתפקד מיד עם חדירתו לתא המאכסן כ-RNA שליח, ולכן אינו חייב להביא עמו בוויריון אנזימים חיוניים שלו,  לבין נגיפי ה-RNA החד גדיליים השליליים, או הדו גדיליים, שחייבים להביא עמם את האנזימים החיוניים כדי שייצרו RNA שליח - כל זאת כדי שהתא המאכסן יוכל לשכפל אותם.

לרוב נגיפי ה-RNA רק מולקולה אחת של חומר תורשתי. יוצאות דופן הן שלוש משפחות מוכרות של נגיפים, נגיפי ה-Arena, נגיפי ה-Bunya  ונגיפי ה-Orthomyxo (הכוללת בין היתר את נגיפי השפעת לסוגיהם השונים). מספר מקטעי ה-RNA המרכיבים את הגנום מגיע אף ל-12. פיצול החומר התורשתי גורם לכך שמתוך כל הנגיפים הצאצאים המשתחררים מהתא המודבק, רק אחוזים בודדים מהם מכילים את כל החומר התורשתי ויתפקדו כנגיפים פעילים. (בנגיפי שפעת A ו-B, למשל,  שלהם שמונה מקטעים שונים של חומר תורשתי, רק כ-10 אחוזים יהיו פעילים).

קופי קולובוס אדום (Procolobus tephrosceles) באוגנדהעשויה לאכסן נגיפי JMTV 
המקור: DuncanWikimedia Commons

בשנת 2014 התגלו באזור Jingmen שבסין נגיפים חדשים שבודדו משני סוגים של קרציות (Rhipicephalus  ו-Haemaphysalis), וכונו JMTV - Jingmen tick virus. לנגיפי JMTV יש גנום מפוצל לארבעה מקטעי RNA. לשני מקטעים מתוך הארבעה היה דמיון רב לחלק מהגנום הלא מקוטע של נגיפי ה-Flavi (אליהם משתייכים, בין היתר, נגיפי דלקת כבד מסוג C, הזיקה, הדנגי, הקדחת הצהובה, וקדחת הנילוס המערבי). מקורם של שני המקטעים האחרים לא ידוע. בהמשך נמצאו נגיפי JMTV גם בקופי קולובוס אדום (Procolobus) באוגנדה. 

קרציית הכלב החומה (Rhipicephalus sanguineus) עשויה לאכסן נגיפי JMTV 
המקור: Gailhampshire, Flicker

לאחרונה, במסגרת מחקר של צבא ארצות הברית, גילו החוקרים, בראשות מרי גסטולה (Gestole) ביתושים מהסוג Culex של אזור Guaico שבטרינידד נגיפים חדשים שכונו Guaico Culex virus - GCXV. לנגיפים אלו גנום מקוטע המורכב מחמשה מקטעים, שהקטן ביניהם -  שאינו הכרחי לשכפול - לא תמיד נמצא. מה שמייחד נגיפים אלה הוא שכל מקטע ארוז בויריון אחר. כדי שההדבקה תצא לפועל ויווצרו כתוצאה ממנה נגיפים חדשים, על המאכסן להיות מודבק בלפחות ארבעה ויריונים שונים - תופעה שמוכרת בנגיפים של צמחים ופטריות אך חדשה בנגיפים אנימליים. 

נקבה של יתוש מהסוג Culex, עשויה לאכסן נגיפי GCXV
המקור: AlvesgasparWikimedia Commons

שני נגיפים אלה, שלהם קרבה גנטית, שוייכו למשפחת נגיפים חדשה, Jingmenvirus
האם תהיה להם השלכה על בריאות האדם בעתיד? 


לקריאה נוספת

המאמר על גילוי נגיפי JMTV בקרציות - בכתב העת PNAS ממאי 2014

המאמר על גילוי נגיפי GCXV ביתושים - בכתב העת Cell Host & Microbe מספטמבר 2016

17.9.16

פריזבוב הדלועיים - על מלפפון משולש


ב-14 בספטמבר 2016 , הגענו, חבורה של חובבי פרחים, לברכות הדגים של קיבוץ העוגן. שם חיפשנו צמחים של מלפפון משולש (Cucumis acidus). מלפפון משולש הוא צמח נדיר הנמצא בארץ בסכנת הכחדה. הצמח חד ביתי, ונושא עליו פרחים משני המינים, נקבי, ממנו יתפתח פרי, וזכרי, שנושא עליו את האבקנים.

מצאנו אותם. שני צמחים גדולים מאד, שנושאים עליהם פרחים ופירות. כך נראים הפרחים,



היו גם פירות, לא מעט מהם. הם דומים לאבטיח קטן בצורתם ובצבעם, אך הם קטנים הרבה יותר (אורכם עד כשבעה סנטימטרים). כל הפירות שראינו היו פגומים - היה בהם נקב במרכזו של שקע צהבהב. מיהו הגורם לפגם? 


על אחד הפירות מצאתי חשוד מיידי - בואו ונסתכל עליו מקרוב.



זהו פריזבוב הדלועיים (Dacus ciliates), הנחשב כמזיק לחקלאות - של מלפפונים, קישואים ומלונים - כולם ממשפחת הדלועיים. בתמונה נראית נקבה שמטילה את הביצים.  פירות הנגועים בזבוב זה אסורים ביצוא לארצות הברית. נעשים נסיונות, גם בארץ, לזהות פרומונים או חומרי משיכה אחרים, שיסייעו בהרחקת הזבובים מהשדות החקלאיים. 

לקריאה נוספת

זיהוי חומרי משיכה עבור פרי זבוב הדלועים תקציר הרצאה- מהכנס האנטמולוגי ב-2007 (בעמוד 27)

9.9.16

אבולוציה מצולמת בפעולה מהירה

כיצד מתפתחת בחיידקי Escherichia coli עמידות לאנטיביוטיקה 

בשנות ה-40 נכנס לשימוש האנטיביוט הראשון, הפניצילין, ובעקבותיו אנטיביוטים רבים נוספים. התקווה הגדולה - שבעקבות השימוש בחומרים אלה יעלמו המחלות שנגרמות על חיידקים מן העולם - החלה להתפוגג עוד באותו עשור, שנמצאו החיידקים הראשונים העמידים לפניצילין.
בסרטון המצורף של אוניברסיטת הרוארד, אנו רואים איך תוך זמן קצר, ימים, אוכלוסיה של חיידקי E. coli, שרגישים לאנטיביוט מסויים, מוציאה מקרבה מוטנטים שמסתגלים לריכוזים ההולכים וגדלים של האנטיביוט שבנוכחותו הם גדלים ובסופו של תהליך קיבלנו אוכלוסיית חיידקים שעמידה לריכוזי אנטיביוט הגדולים פי 1000 מהריכוז המינימלי של האנטיביוט שהחיידקי המוצא לא יכלו לחיות בנוכחותו.




  המדענים בנו צלחת פטרי ענקית  כדי לראות  חיידקי E. coli מפתחים במהירות עמידות לאנטיביוטיקה 
Michael Baym, Roy Kishony, Rick Groleau, Tami Lieberman, Rick Groleau, Remy Chait
אוניברסיטת הרוארד
מיקום הסרטון

מיכאל ביים (Baym) ותמי ליברמן (Lieberman) מהקבוצה של רועי קישוני (Kishony) מאוניברסיטת הרווארד בנו מבנה אקרילי מלבני שגודלו 60 ס"מ על 120 ס"מ וחילקו אותו לאורכו לתשעה מקטעים. אותם הם הם מלאו במצע מזון מוצק לגידול חיידקים (אליו הוסיפו דיו שחור) וריכוזים שונים של אנטיביוטים. שני המקטעים החיצוניים היו ללא האנטיביוטיקה. ולכיוון המרכז הם העלו את הריכוזים עד לפי 1000 מהריכוז המינימלי של האנטיביוט שהחיידקים המקוריים לא יכלו לחיות בנוכחותו. המצע המוצק לא מאפשר דיפוזיה צידית של האנטיביוטים או תנועה של החיידקים. מעל השכבה המוצקה הם הוסיפו שכבה נוספת של מצע מזון, רק שהפעם ריכוז האגאר (החומר הממצק - מופק מאצות) היה דליל יותר וזה מאפשר תנועה של החיידקים.
לשני המקטעים החיצוניים, ללא האנטיביוטים, הם הוסיפו את החיידקים. החיידקים גדלו במהירות ומלאו את כל המקטע. - שום דבר לא הפריע להם. כשהגיעו לגבול עם המקטע הבא, נעצרה גדילתם, מלבד של כמה מוטנטים שהתפתחו והחלו להתרבות ולהשתלט על המקטע הבא. התהליך הזה חזר על עצמו עוד שלוש פעמים עד שגדלו חיידקים גם במקטע המרכזי.

החוקרים קראו בהתחלה למתקן OMG - ראשי תיבות של תצפית על גדילת חיידקים (Observatory of Microbial Growth). בהמשך הם שינו את שמו ל-MEGA-plate, ר"ת של Microbial Evolution and Growth Arena plate.
קוראי האנגלית שביניכם יבחינו בוודאי במשמעות הכפולה של ראשי התיבות.

החוקרים בדקו שבעה אנטיביוטים שונים, ביניהם טרימתופרים (trimethoprim) וציפרופלוקסצין (ciprofloxacin). ובכולם התקבלה תוצאה דומה.


  
חיידקי E. coli מפתחים עמידות לאנטיביוט ציפרופלוקסצין

סרטון מצויין זה ממחיש את התהליך האבולוציוני שעוברים אותם חיידקים (שלחלק מפרטיו לא התייחסנו כאן), ומסביר היטב מדוע סוף עידן האנטיביוטיקה ממש קרוב אלינו.


לקריאה נוספת


נעם לויתן - חיים בסרט: כך החיידקים מפתחים עמידות לאנטיביוטיקה - באתר מכון דוידסון

Stunning Videos of Evolution in Action - כתבה של Ed yong מ-The Atlantic

המאמר המקורי - מכתב העת Science - ספטמבר 2016


פורסם לראשונה באתר הפייסבוק: מדעי החיים באוניברסיטה הפתוחה