חדשות

בטכניון הצליחו לפענח מבנה של פפטיד אנטי חיידקי במערכת החיסון האנושית

התגלית עשויה להוביל לפיתוח פפטידים מלאכותיים עמידים שישמשו בטיפולים חדשניים במחלות זיהומיות ויחליפו במקרים מסוימים את הטיפול האנטיביוטי

פרופ' מיטל לנדאו והדוקטורנט יצחק אנגלברג מהפקולטה לביולוגיה בטכניון. "המטרה: לנטרל את אוכלוסיית החיידקים המזיקים מבלי לגרום להיווצרות של עמידות חיידקית לטיפול". צילום: הטכניון

צוות חוקרים בטכניון פיענח את המבנה האטומי של פפטיד אנטי חיידקי חשוב במערכת החיסונית האנושית וגילה שהוא יוצר סיבים בעלי מבנה מיוחד. להערכתם, הממצאים עשויים להוביל ליצירת חלקיקים מלאכותיים דומים שישמשו לטיפול ממוקד בזיהומים ואפילו בתאי סרטן. על התגלית נמסר דיווח ל-Nature Communications.

פפטיד, שרשרת קצרה של חומצות אמינו, שונה מחלבונים המכילים בדרך כלל מאות רבות של חומצות אמינו ומכיל לכל היותר עשרות חומצות שכאלו. אחת מקבוצות הפפטידים החשובות היא קבוצת הפפטידים האנטי-מיקרוביאליים (AMPs), שבה עוסק המחקר. קבוצה זו ממלאת תפקיד משמעותי במערכת החיסונית המולדת ומסייעת לה להתמודד עם זיהומים חיידקיים שונים.

החוקרים, פרופ' מיטל לנדאו והדוקטורנט יצחק אנגלברג מהפקולטה לביולוגיה, התמקדו בעבודה זאת בנגזרת פעילה של הפפטיד האנטי-מיקרוביאלי (LL-37 (17-29 הנמצא בגוף האדם ומסייע לו להיאבק בחיידקים.

המחקר שנערך בטכניון העלה כי אחד האמצעים המשמשים פפטיד זה בקטילת חיידקים הוא סיב חלבוני ייחודי הניחן ביציבות רבה ובעמידות בחום גבוה. החוקרים מיפו את צורת ההתארגנות העצמית (self-assembly) של הסיב - מבנה ארוך, דמוי סרט, המפגין יציבות רבה בתנאים עוינים והיצמדות לתאי חיידקים המאפשרת לו לתקוף את החיידקים מטווח אפס.

בעקבות פיענוח המבנה הייחודי של הסיב, מציעים עתה שני החוקרים קונספט חדש לתכנון פפטידים אנטי-בקטריאליים מלאכותיים עמידים ויציבים, שיחליפו במקרים מסוימים את הטיפול האנטיביוטי. זאת, על רקע העובדה שהטיפול האנטיביוטי, שאמנם הציל חייהם של מאות מיליוני בני אדם במאה השנים האחרונות, גורם להתפתחות של עמידות חיידקית הפוגעת ביעילותו. רבים ממקרי המוות בבתי החולים נגרמים כיום מהידבקות בחיידקים עמידים לאנטיביוטיקה. עמידות זו התפתחה בעקבות היחשפות החיידקים למנות גבוהות של אנטיביוטיקה רחבת טווח.

מבנה הסיב שמייצר הפפטיד כפי שפוענח במחקר הנוכחי. צילום: הטכניון

פפטידים, הדגישה פרופ' לנדאו, נחשבים כיום להבטחה טיפולית גדולה מאחר שלפחות בחלק מהמקרים הם מסוגלים לנטרל את אוכלוסיית החיידקים המזיקים, הפתוגנים, מבלי לגרום להיווצרות של עמידות חיידקית לטיפול.

קבוצות מחקר רבות בעולם עוסקות בפיתוח פפטידים למטרות רפואיות. אלא שהאתגרים ההנדסיים בנושא הזה רבים: יעילות, סלקטיביות, התאמה לרקמות הגוף (bioavailability), יציבות באחסון (חיי מדף) ויציבות בגוף לאחר הבליעה.

להערכת פרופ' לנדאו, ממצאי המחקר הנוכחי הם צעד חשוב בהגשמת מטרות אלו. המבנה האטומי והמולקולרי של הפפטידים הטבעיים, שפוענח במחקר זה, יאפשר לייצר מבנים דומים שישמשו שלד או אריזה ליישומים שונים בהנדסה ביו-רפואית, ברפואה רגנרטיבית, בביוטכנולוגיה ועוד.

פיענוח המבנה המורכב של הסיב החלבוני התבסס על עבודת מחקר שנעשתה במאיצי החלקיקים DESY בגרמניה ו-ESRF בצרפת ובמרכזי הטכניון לביולוגיה מבנית, המרכז הבינתחומי למדעי החיים וההנדסה, המרכז למיקרוסקופיית אלקטרונים (מיק"א) ו-Russell Berrie Electron Microscopy Center of Soft Matter. המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע (ISF), משרד המדע והטכנולוגיה והקרן לשיתוף פעולה בין ישראל לארה"ב (BSF).

לאחרונה הכריזה האגודה הישראלית למיקרוסקופיה כי תעניק את "פרס מרגוליס" לשנת 2020 לדוקטורנט יצחק אנגלברג, על פריצת הדרך המחקרית המתוארת במאמר הנוכחי. ועדת הפרס ציינה כי התגלית היא "הישג מרשים בחקר המבנה של פפטיד אנטי-מיקרוביאלי אנושי שצפויה להוביל ליישומים מגוונים בביוטכנולוגיה, בננוטכנולוגיה, בייצור תרופות אנטי חיידקיות, בשיקום רקמות ועוד".

נושאים קשורים:  פפטיד,  ‘מחקרים,  הטכניון,  המערכת החיסונית,  אנטיביוטיקה,  פרופ' מיטל לנדאו,  יצחק אנגלברג,  חדשות,  ביו-רפואה
תגובות