אסטרטגיית הבחירה של הפאג' בחיידק

חוקרים מאוניברסיטת בן גוריון בנגב, שחקרו את האופן שבו מתבצעת הדבקה בין חיידקים לפאג'ים, הצליחו לפתח מודל שעשוי לעזור בטיפול נגד חיידקים שעלולים לפתח עמידות נגד אנטיביוטיקה. ממצאי המחקר פורסמו בכתב העת PNAS nexus.

המלחמה בין חיידקים לפאג'ים (נגיפים שמדביקים חיידקים) כוללת אסטרטגיות התקפה והגנה מתוחכמות. הפאג' יכול אחרי הדבקה להשתמש במנגנוני החיידק כדי לשכפל את עצמו מספר רב של פעמים. פעולה זו מתבצעת תוך הריגת החיידק וחיפוש קורבנות חדשים. לחלופין, שותל הפאג' את המידע הגנטי שלו בדנ"א של החיידק ובכך מעביר את העותקים שלו לדורות הבאים של החיידקים, במידה שהתנאים הסביבתיים יבשילו לכדי שכפול והריגת החיידק הנושא.

הבנה עמוקה יותר של אסטרטגיות ההגנה והתקיפה של חיידקים ופאג'ים עשויה לעזור ברתימת פאג'ים למשימות רפואיות, בעיקר לטיפול נגד חיידקים שעלולים לפתח עמידות נגד אנטיביוטיקה.

המסטרנט יובל דהן, בהנחיית פרופ' יגאל מאיר מהמחלקה לפיסיקה באוניברסיטת בן גוריון, חקר את אסטרטגיית הפעולה של הפאג'ים. החוקרים הסתמכו על מידע שהתגלה לאחרונה, על פיו חלק מהפאג'ים אוספים בשלב ראשוני מידע על הסביבה ובעזרתו הם מקבלים החלטה לגבי אופן ההדבקה.

החוקרים פיתחו מודל שמביא בחשבון את האפשרויות השונות העומדות בפני הפאג', כולל התלות שלו במידע שנאסף, ומדגים את הערך הפוטנציאלי הגבוה של מידע כזה.

מודל מערכת החיידקים-פאג'ים בדק עד כמה מוכנים הנגיפים להשקיע כדי לרכוש מידע על סביבתם המקומית. ברגע שפאג' חודר לחיידק, הוא יכול לבחור אחד משני מחזורי חיים. במחזור חיים אחד, הפאג' הופך את החיידק ל"מפעל" לפאג'ים נוספים, עד שהתא מלא בפאג'ים והחיידק מתפרץ ומת. במחזור החיים השני, הפאג' מחדיר את הדנ"א שלו לגנום החיידקי. אסטרטגיה זו שימושית למצבים בהם יש מעט חיידקים בקרבת מקום או משום שכל החיידקים הסמוכים כבר נגועים בפאג'ים קשורים.

"ברגע שהדנ"א של הפאג' מוחדר לחיידק, צאצאיו יישאו גם דנא של פאג'ים והם יכולים לייצר פאג'ים בעתיד", הסביר פרופ' מאיר.

הכרת היקף הזדמנויות ההדבקה יכולה לקבוע איזה מחזור חיים יוביל ליותר צאצאים של הפאג' בטווח הארוך. לחלק מהפאג'ים יש אמצעים לחוש את שפע החיידקים באזור מסוים, כמו גם את ריבוי חדירת הנגיף לחיידקים בקרבת מקום. אך יכולות חישה אלו גובות מחיר מהפאג', כמו צמיחה איטית יותר או מספר קטן יותר של פאג'ים שמתפרצים בכל מחזור.

"ההפתעה היתה שהפאג'ים מעדיפים לשלם עלות צמיחה גבוהה על מנת שיוכלו לגשת למידע סביבתי שיכול לעזור להם לבחור באיזה מחזור חיים להמשיך. הבחירה הזו בסופו של דבר יכולה להוביל לשימושים רפואיים חשובים בעתיד ועל כן, הבנת אסטרטגיית הבחירה של הפאג', כפי שהוצגה במודל, היא קריטית", סיכם פרופ' מאיר.

קבוצת המחקר כללה את יובל דהאן ויגאל מאיר מאוניברסיטת בן גוריון ואת נד ווינגרין מאוניברסיטת פרינסטון.