שינוי התכנות הגנטיות של מישהו קל יותר משאתה חושב. בעוד שטכניקות לשינוי DNA ברמה המולקולרית הופכות בשימוש נרחב יותר, אפשר גם פשוט להפעיל או לבטל גנים מבלי לשנות לצמיתות את החומר הגנטי הבסיסי. המשמעות היא שאנחנו יכולים להשפיע על ההוראות הגנטיות שנשלחות לגוף של אורגניזם על ידי שינוי סביבתו או באמצעות תרופות.
תחום זה של "אפיגנטיקה" כבר מסייע לרופאים להבין כיצד מחלות מסוימות עובדות, מדוע פעילות גופנית יכולה להיות כל כך מועילה ואיך אנו יכולים לשנות את תהליך ההזדקנות. אבל הקולגות שלי ואני מנסים לחקור את תפקידם של אפיגנטיקה בחיידקים.
לאחרונה בדקנו דרך אפשרית להשפיע על אפיגנטיקה של חיידקים שעשויה להיות מסוגלת להפסיק זיהומים מבלי להשתמש בתרופות אנטיביוטיות. ובהתחשב בכך שחיידקים רבים הופכים עמידים לאנטיביוטיקה קיימת, הדבר עלול לפתוח דרך חדשה וחיונית לטיפול במחלות.
המחקר שלנו בחן את החיידק Acinetobacter baumannii, שהוא הגורם העיקרי לזיהומים שאנשים יכולים להיתפס בבתי חולים ואשר הורג עד 70 אחוז מהאנשים הנדבקים בו. אנטיביוטיקה כבר לא עובדת על זנים מסוימים של A. baumannii - וארגון הבריאות העולמי דירג אותה לאחרונה כאיום החיידקי הגדול ביותר לבריאות האדם.
יש לנו כבר כמה מה שנקרא תרופות נגד נזילות שאינן הורגות חיידקים אך גורמות להן להיות לא מזיקות כך שמערכת החיסון של הגוף תוכל לנקות אותן מבלי להשאיר אחריהן כאלה שיהיו עמידות לתרופה. פתיחת דרך להשפיע על האפיגנטיקה של החיידקים והופכת את הבאגים למזיקים עשויה לעזור לנו ליצור תרופות אנטי-רירוזיות חדשות אשר יתרמו תרומה אדירה לרפואה.
כדי להתחיל בתהליך זה פנינו לראשונה לאפיגנטיקה אנושית. הדרך הנפוצה ביותר להשפיע על האפיגנטיקה שלנו היא להוסיף תג מולקולרי קטן לחומר הגנטי שלנו שמפעיל או מכבה גן קשור. בפרט, אנו יכולים להוסיף תג המכונה קבוצת אצטיל לחלבון חשוב הנקרא היסטון.
הוספת תג אצטיל להיסטון (CNX OpenStax, CC BY) היסטון מארגן את מולקולות ה- DNA שאורכו 2 מ 'כך שיוכלו להשתלב בצורה מסודרת בתוך 100 התאים שלנו באורך מיקרומטר. הוספת תג האצטיל היא מנגנון טבעי המשמש את התאים כדי לשנות את האופן שבו ההיסטון מתקשר עם ה- DNA. הוספת תגיות האצטיל מפעילה בדרך כלל גנים מסוימים, כלומר הם משנים את אופן התנהלות התא. כישלונות בתהליך שינוי היסטון זה קשורים לסרטן, מחלות לב וכלי דם והפרעות עצביות רבות.
לתאים חיידקיים יש גרסה משלהם של היסטון המכונה HU, המארגן את ה- DNA שלהם ומעורב ביצירת כל תפקידיו. חיידקים המכונים "חיובי גרם", כמו אלה במערכת העיכול שלנו שעוזרים לנו לפרק אוכל, לא יכולים לשרוד בלי לעבוד HU. ו- "חיידקים שליליים גראם", שהם בדרך כלל אלה שמחלישים אותנו כמו סלמונלה enterica, הופכים הרבה פחות מזיקים ללא HU.
תרופות חדשות
במחקר שערכנו, מצאנו כי הוספת תג אצטיל ל- HU השפיע באופן משמעותי על האופן בו היה אינטראקציה עם ה- DNA. משמעות הדבר היא כי סביר להניח כי שינוי כזה מבצע שינויים אפיגנטיים, המשפיעים על אופן הצמיחה של החיידקים ומדביק אורגניזמים אחרים. כך שאם נוכל ליצור תרופות שעושות שינויים אלה בחלבונים חיידקיים בדרך זו, נוכל לקבל דרך חדשה להפסיק זיהומים.
זה אתגר ממש חשוב ברפואה ברגע זה, מכיוון שחיידקים העמידים לאנטיביוטיקה הורגים 700, 000 אנשים בשנה ברחבי העולם. אם לא נמצא טיפולים חדשים, מניין ההרוגים השנתי עשוי לעלות ל -10 מיליון עד 2025.
לאחר שנוודא את הקשר בין שינויים אפיגנטיים ספציפיים לזיהום בקטריאלי, נוכל להתחיל לחפש חומרים המשנים את האפיגנטיקה של החיידקים באופן זה כדי לגרום לזה להיות פחות מזיק. ישנן כבר מספר מולקולות הממקדות את האפיגנטיקה האנושית באופן דומה בהתפתחות פרה-קלינית או בניסויים קליניים. לכן תרופה ש"מכבה "את יכולתם של חיידקים לגרום לזיהומים עלולה להיות לא רחוקה מדי.
מאמר זה פורסם במקור ב- The Conversation.
יו-הסואן צאי, מרצה בכימיה אורגנית, אוניברסיטת קרדיף
