חוקרי יבמ בנו פולימר המזהה ומשמיד חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה

מדעני יבמ (IBM), בשיתוף עם חוקרי המכון לביו-הנדסה וננו-טכנולוגיה בסאן חוזה, השיגו פריצת דרך בתחום הננו-רפואה: הם בנו סוג חדש של פולימרים, המזהים ומשמידים בקטריות עמידות לאנטיביוטיקה.

החוקרים השתמשו בעקרונות המוכרים בעולם ייצור המוליכים למחצה לתעשיית המחשבים, כדי לבנות ננו-מבנים הנמשכים פיזית לתאים מודבקים, כאילו היו התאים האלה מגנטים. כך, ניתן לפעול סלקטיבית ולחסל חיידקים שהטיפול בהם עד כה היה קשה במיוחד. זאת, מבלי להשמיד תאים בריאים המצויים באותה סביבה. החומרים החדשים האלה מונעים מהחיידקים לפתח עמידות בפני תרופות, בזכות יכולתם לחדור דרך דופן התא והממברנה של החיידק, בצורת התקפה שונה בתכלית מזו המאפיינת פעילות של תרופות אנטיביוטיקות.

MRSA (ראשי תיבות באנגלית של Methycillin-resistant Staphylococcus aureus), הוא חיידק בשם סטאפילוקוקוס זהוב עמיד למתיצילין, משמע ממשפחת חיידקי Staphyloccous aureus שהם בעלי עמידות נרחבת כנגד אנטיביוטיקה. הם נפוצים על פני העור, ומועברים בקלות במקומות דוגמת חדרי כושר, בתי ספר ובתי חולים, בהם נמצאים בני אדם במגע קרוב. בשנת 2005 דווח בארה"ב על כ-95,000 מקרי זיהום חמור בחיידקים אלה ועל כמעט 19 אלף מקרי מוות בבתי חולים.

הטיפול בהדבקה ב-MRSA יוצר אתגר כפול: מצד אחד, מתפתחת עמידות בפני תרופות, כאשר מיקרו-אורגניזמים מתפתחים ומשתנים באופן המאפשר להם להתגבר על אנטיביוטיקה. מנגד, המינון הגבוה של אנטיביוטיקה הנדרש על מנת לחסל זיהום כזה, פוגע ומשמיד גם תאי דם אדומים בריאים, בצד אלה הנגועים בזיהום.

מספר החיידקים הנמצאים בכל רגע נתון על גבי כף יד בודדת גדול ממספר בני האדם על פני כדור הארץ. הגילוי החדש של יבמ מאפשר למנף שיטות שהתפתחו לאורך העשורים האחרונים בעולם המיקרואלקטרוניקה ותעשיית המוליכים למחצה, על מנת ליצור מכאניזם חדש לחלוטין לאספקה ולהסעה של תרופות בתוך הגוף האנושי, תוך הפיכת התרופות האלה לממוקדות יותר ויעילות יותר.

אם יגיעו הננו-מבנים החדשים האלה לשלב הייצור המסחרי, ניתן יהיה להזריק אותם ישירות אל גוף החולה, או למרוח אותם על פני העור, ולטפל למשל, בזיהומי עור, באמצעות מוצרים דוגמת דאודורנט, סבון, חומר חיטוי או מטליות ניקוי. החומרים החדשים המתכלים בתהליך ביולוגי, יוכלו לשמש לטיפול בפצעים, בזיהומי ריאות כמו גם בשחפת.

המערכת החיסונית בגוף האדם מתוכננת על מנת להגן עלינו מפני חומרים מזיקים, הבאים מבחוץ או נמצאים כבר בתוך הגוף עצמו. מסיבות שונות ומגוונות, תרופות אנטיביוטיות קונבנציונאליות רבות נדחות על ידי הגוף, או רושמות שיעורי הצלחה מוגבלים בלבד בטיפול בחיידקים ובבקטריות עמידים לתרופות. החומר שפותח על ידי החוקרים, תוכנן במיוחד על מנת להתמקד באזור מודבק, באופן המאפשר אספקה שיטתית של התרופה במקום המדוייק בו היא נדרשת.

כשהפולימרים האלה באים במגע עם מים, בתוך הגוף או על גבי העור, הם מרכיבים עצמם מחדש על מנת ליצור מבנה פולימרי משולב, המתוכנן על מנת להתמקד בממברנות של החיידק, באמצעות אינטראקציה אלקטרו-סטטית. כך, ניתן לחדור דרך קירות התא והממברנות, על מנת לפגוע ביעד המוגדר. האופי הפיזי הטהור של פעולת החדירה הזאת – בניגוד לפעולה כימית או ביולוגית – מונע מהבקטריה לפתח עמידות בפני הננו-חומרים החדשים. מטענים חשמליים הנמצאים באופן טבעי בתאים, חשובים במיוחד בתהליך הזה, משום שהמבנים הפולימריים החדשים נמשכים רק אל אזורים מודבקים, תוך שמירה על תאי דם אדומים בריאים הנדרשים לגוף על מנת להסיע חמצן ולהילחם בזיהום.

שלא כמו רוב החומרים האנטי-בקטריאליים, החומר החדש מתפרק בתהליך ביולוגי, ומפונה באופן טבעי על ידי הגוף במקום להישאר מאחור ולהצטבר באברים השונים. החומרים החדשים נבחנו כבר מול דגימות קליניות של חיידקים, והוכיחו את יעילותם.