מהם חיידקי-על?

בעולם החיידקים ישנם כאלה המוגדרים כ''חיידק-על''. הכוונה היא לחיידק אשר גורם למחלה, ולא קל לטפל בו באמצעות אנטיביוטיקה. חיידק נעשה חיידק-על באמצעות גֶּנִים שגורמים לו להיות חסין לאנטיביוטיקה, ומוגדר ככזה כאשר שתי אנטיביוטיקות לפחות כבר אינן מסוגלות להשמידו. בדרך כלל, ההתפתחות של חיידק-על היא תהליך איטי, אך כיום אנשים משתמשים באנטיביוטיקות כשאין בהן באמת צורך, ושימוש עודף או בלתי נכון באנטיביוטיקות מאיץ את האבולוציה של חיידקי-על. בהיעדר דרך יעילה לטפל בחיידקי-על, הם היו לבעיה גדולה, המשפיעה על אלפי אנשים. אם חיידקים אלה ימשיכו להתפתח בקצב הנוכחי, אוכלוסיית העולם תושפע מכך מאוד–התחזית היא כי עד לשנת 2050, יותר מ-400 מיליון בני אדם עשויים למות עקב הידבקויות בחיידקי-על [1].

התפרצויות שמקורן במזון וכיצד ניתן לפעול למיגורן

ארגון הבריאות העולמי זיהה 12 חיידקים שמסווגים כחיידקי-על. בכללם, חיידק-העל סַלְמוֹנֶלָה בעייתי במיוחד מאחר שלא זו בלבד שהוא יכול להדביק בעלי חיים, אלא שהוא גם בעל יכולת לשרוד באדמה, במים ובמזון. ישנם יותר מ-2,000 סוגים שונים של סלמונלה [2], בהם רק כ-50 סוגים גורמים למחלות אנושיות ומוגדרים כחיידקי-על. סוגי הסלמונלה שמדביקים בני אדם וגורמים לזיהומים, מועברים לאנשים דרך מגע ישיר עם בעלי חיים הנגועים בסלמונלה, או כאשר אנשים אוכלים מזון מזוהם (איור 1).

מזון מזוהם הוא מקור שכיח להתפרצויות של סלמונלה. מזון עלול להזדהם בשלבים שונים בשרשרת האספקה. לדוגמה, עוף יכול להידבק בסלמונלה בחווה, או להיחשף לסלמונלה במתקן לאריזת בשר. בהתפרצות סלמונלה שמקורה במזון, לעיתים קרובות כמות רבּה של אנשים נדבקת בתוך זמן קצר. הדבר מתרחש כתוצאה מכך שמערכת אספקת המזון העולמית מורכבת מאוד. לדוגמה, בארצות הברית, מזון מגיע מספקים לאומיים ובינלאומיים רבּים שאורזים את המזון ומפיצים אותו דרך מערכת אספקה סבוכה (איור 2). התרחשות זיהום בכל מקום או שלב במערכת האספקה עלולה לחשוף מיליוני אנשים להדבקה ולגרום להתפרצות של סלמונלה באוכלוסיה. בכל שנה, יותר מ-700 מיליוני דולרים מושקעים בהתמודדות עם התפרצויות סלמונלה בלבד.

כעת, כשאתם יודעים כיצד התפרצויות מתחילות, נסביר באֵילוּ דרכים מדענים עוצרים אותן.

מאחר שאנטיביוטיקות רבות אינן יעילות לטיפול בחיידקי-על, כמו למשל בסלמונלה, אסטרטגיה אחת להגבלת הדבקוֹת היא לְאַתֵּר את המקור לזיהום, ולהסיר את המזון הנגוע ממערכת האספקה. זה נקרא מעקב אחרי התפרצות. אסטרטגיה זו חשובה מאוד מאחר שאיתור המקור מֵקֵל על הֲכָלַת ההתפרצות ועצירת התפשטותה. שיטה שכיחה למעקב אחרי התפרצות היא לקיחת דגימה של החיידקים ממטופל שנדבק, וגידולם במעבדה. לאחר מכן, המדענים נוטלים דגימות ממקורות חשודים, מגדלים גם אותן, ואז משווים את התכונות הכימיות שלהן לאלה של דגימת המטופל. החסרונות של שיטה זו הם שהיא יקרה; צורכת זמן רב ואינה מספיק ספציפית כדי להבחין בין סוג סלמונלה שגורם להתפרצות לבין סוגים אחרים שעשויים פשוט להיות נוכחים בסביבה.

נוסף על כך אסטרטגיה יְשָׁנָה זו של מעקב אחרי התפרצות אינה שימושית באותה המידה אם מקור ההתפרצות רחוק מאוד. לדוגמה, ככל הנראה לא ניתן יהיה לאתר באמצעותה את המקור להתפרצות סלמונלה רבת-שלבים בארצות הברית, שנגרמת על ידי דגים מהודו, מאחר שקשה להשיג דגימה של דג מהודו בארצות הברית.

שיטת ריצוּף גֶּנוֹם שלם והשימוש בה למעקב אחרי התפרצות

הודות לפיתוחים טכנולוגיים, פותחה שיטה חדשה שנקראת ריצוּף גֶּנוֹם שלם (להלן: 'השיטה'), אשר מסוגלת לזהות את מקורות ההתפרצות אפילו כשהתהוו במקומות מרוחקים [3].

השיטה פותחה לראשונה באמצע שנות ה-90 של המאה העשרים [4]. והתגליות הבסיסיות שהובילו לכך משויכות לקבוצת מדענים מאוניברסיטת קיימברידג' שבאנגליה. שיטה זו אינה מאתרת ישירות את מקור ההתפרצות או את החיידקים שגורמים לה. במקום זאת, היא מספקת נתונים שיכולים לשמש למציאת כל המידע הזה ואף יותר. השיטה פועלת באמצעות קריאת רצף הדנ''א כולו של החיידקים, אשר מורכב מארבע פיסות קטנות יותר שנקראות בסיסים, ומיוצגות על ידי האותיות A, T, G ו-C. רצף הדנ''א השלם של אורגניזם נקרא הגֶנוֹם שלו, ולכל סוג אורגניזם יש גנום ייחודי. בעוד ששיטה ישנה יותר של מעקב אחרי התפרצות מספקת לכל היותר 1,000 מאפיינים שבאמצעותם ניתן להשוות בין שני חיידקים, שיטה זו מציעה יותר מ-300,000 מאפיינים לביצוע ההשוואה.

הנתונים שמיוצרים על ידי השיטה החדשה משמשים להשוואת הבדלי הרצפים בין דגימות חיידקיות, באמצעות תוכנות מחשב. כדי ליצור את ההשוואות האלה, מדענים משווים רצף דנ''א של החיידק שגורם להתפרצות עם רצפי דנ''א של חיידקים שהם חשודים פוטנציאליים. עבור סלמונלה לדוגמה, מדענים צריכים לערוך מיצוי של הסלמונלה מהמזון המזוהם שגרם להתפרצות, ואז לבחור את הרצפים המאוחסנים במחשב, של סוגי סלמונלה שונים שהם חושבים שעשויים לגרום להתפרצות. בשלב הבא תוכנת המחשב בודקת עד כמה כל רצף דנ''א של חיידק ''חשוד'' דומה לדגימה ממקור המזון המזוהם, ואז מייצרת פֶּלֶט שמראה עד כמה החיידקים האמיתיים קרובים בפועל לחשודים האפשריים. ככל שרצפי הדנ''א קרובים יותר זה לזה, כך יש סיכוי רב יותר שהחשוד הוא הגורם להתפרצות (איור 3). מעניין לציין שהשיטה משמשת לא רק למציאת התפרצויות חיידקיות, אלא גם לאיתור השושלת של אנשים דרך הדנ''א שלהם.

מסקנות

בדרך כלל כאשר אנשים נדבקים בחיידק, הם מטופלים באמצעות אנטיביוטיקה. במקרה של חיידקי-על, אנטיביוטיקות אינן יעילות, ולכן זיהומים מסוג זה קשים במיוחד לטיפול. אם חיידק אינו מטופל במהרה, גובר הסיכוי שהוא יתפשט לאנשים נוספים. מִדֵּי שנה, זיהומים שמקורם במזון הנגוע בחיידקי-על גורמים למחלות בקרב יותר מ-47 מיליון בני אדם, וגורמים למותם של אלפי בני אדם.

ריצוף גנום שלם חשוב במיוחד מאחר ששיטה זו מאפשרת לאתר חיידקי-על במדויק. כתוצאה ממורכבותה של מערכת אספקת המזון העולמית, נעשה קשה להתחקות אחר מקור התפרצותם של חיידקי-על, כמו למשל סלמונלה. במטרה לסייע למדענים לרסן את ההתפרצויות, הכרחי להשתמש בשיטות מעקב טובות יותר, דוגמת השיטה שבה עסקנו במאמר זה. מעקב יעיל יותר עשוי גם להפחית את העלויות הכרוכות בעריכת מעקב אחרי התפרצויות, ואת כמויות הציוד הנדרשות לשם כך. נוסף על כך מעקב מיטבי מסייע למדענים לייצר תחזיות משופרות לגבי המקום והזמן שבהם התפרצויות עלולות להתרחש, ותורם להפחתת כמות ההתפרצויות של חיידקי-על ולהצלת אלפי בני אדם.

תודות

המחבּרים מודים ל-Alex Kidangathazhe על סיוע בהכנת האיורים, כתיבת כתב היד וביצוע ההגהות עליו. Alex לומד בכיתה ז בחטיבת ביניים מיקלסוֹן, בּרוּקינגס, דרום דקוטה. תחביביו כוללים נגינה בפסנתר, בישול, אפייה קריאה וכתיבה. הוא מרגיש שכתיבה מספקת לו הבנה טובה יותר של נושאים, ומסייעת גם לאחרים. כמו כן הוא אוהב לטייל ולהכיר אנשים, ובעתיד מקווה להיות רופא ולחקור תרופות וחיסונים חדשים.

מילון מונחים

חיידק-על (Superbug): ↑ חיידק שפיתח עמידוּת לשתי אנטיביוטיקות לפחות.

מעקב אחרי התפרצות (Outbreak Tracing): ↑ התחקות אחר התפרצות חיידקית עד לאיתור המקור שלה, במטרה למנוע הידבקות של אנשים נוספים.

רצף דנ''א (DNA Sequence): ↑ ההוראות הגנטיות שמקודדות בחיידקים ובאורגניזמים חיים אחרים.

בסיסים (Bases): ↑ ארבע אבני הבניין של דנ''א, מיוצגות על ידי האותיות A, T, G ו-C.

גנום (Genome): ↑ רצף הדנ''א כולו של אורגניזם.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.