זוהר קטלני: חיסול חיידקים באמצעות אור

עמידות לאנטיביוטיקה מתרחשת כאשר חיידקים משתנים כך שתרופות שהיו יעילות נגדם בעבר אינן משפיעות עליהם עוד. התופעה חמורה במיוחד בבתי חולים, עקב השימוש הרב שהם עושים באנטיביוטיקה. כתוצאה מהשימוש המוגבר, חיידקים שפיתחו עמידות לאנטיביוטיקה זוכים בסיכויי הישרדות טובים יותר מחבריהם הלא עמידים ומשגשגים. זו דוגמה לתהליך של אבולוציה מהירה שחיידקים מסוגלים לעשות בזמן יחסית קצר.

עקב כך חלה עלייה בהידבקות ב"מחלות של בתי חולים", כלומר זיהומים שנדבקים בהם בזמן אשפוז. המחלות הללו נהיות יותר ויותר קשים לטיפול ועולים מיליארדים למערכת הבריאות העולמית. החיידקים מופצים בבתי החולים דרך משטחים כמו ידיות של דלתות, מקלדות וטלפונים, ומדענים מחפשים כל הזמן פתרונות שיאפשרו השמדה יעילה שלהם. "משטחים נגועים בבתי חולים משחקים תפקיד מרכזי בהתפשטות של אותם זיהומים" - אמרה ראש צוות המחקר, אתל קורנטנג (Koranteng), כימאית מ-University College בלונדון.

כיום משתמשים במגוון אסטרטגיות כדי למגר את התופעה. אחת מהן היא שימוש בנקודות קוונטיות: חלקיקים זעירים בגודל של ננומטרים ספורים (מיליארדיות המטר) שיש להם תכונות מיוחדות, ביניהן תכונה אנטי-בקטריאלית (משמידת חיידקים) כאשר מוקרן עליהן אור. כשהאור פוגע בחלקיקים הללו, הם משחררים מולקולות שנקראות "צורני חמצן ריאקטביים" (באנגלית: ROS - reactive oxygen species) שגורמות למוות של חיידקים.

קורנטנג ושותפיה למחקר הציגו את הפיתוח החדש בכנס של חקר חומרים באפריל השנה בפיניקס שבאריזונה. הם שילבו נקודות קוונטיות כאלה עם חומר נוסף, "סגול גבישי" (Crystal violet), שהוא צבע בעל תכונות אנטי-חיידקיות. בסביבה מימית, הצבע מתפרק לחלקיקים בעלי מטען חשמלי. המולקולות החיוביות חודרות לחיידקים ונקשרות ל-DNA ולמרכיבים נוספים בתא החיידק וכך משבשות את פעילותו. תכונה אנטיבקטריאלית נוספת שלו היא שחרור של רדיקלים חופשיים כתוצאה מקרינת אור באורך גל מסויים. החוקרים שילבו את הצבע הזה עם נקודות קוונטיות לתוך פולימר גמיש שאפשר לצפות בו משטחים בעייתיים. התוצאה היא משטח שבניגוד לציפויים קיימים אינו זקוק להתזה של מים או הקרנת אור על-סגול כדי להשמיד חיידקים. כל מה שצריך הוא אור רגיל, שקיים סביבנו בכל מקרה, לכן לשיטה החדשה יש פוטנציאל הרבה יותר מעשי בסביבת בית החולים.

אלפים מתים בכל שנה מחיידקים עמידים לאנטיביוטיקה בבתי חולים. מחלקה בבי"ח בריטי | צילום: Science Photo Library

הצלחה ראשונית

החוקרים ניסו את הטכנולוגיה החדשה נוסתה על שני זנים של חיידקים: סטפילוקוק זהוב (Staphylococcus aureus, חיידק שפוגע בעיקר באנשים עם מערכת חיסון מוחלשת, ולכן מסוכן במיוחד בבתי חולים), והחיידק הנפוץ אשריכיה קולי (E.coli) שנמצא באופן טבעי בגוף האדם, אך יש זנים שלו שעלולים להזיק. לאחר שעה של חשיפה לאור בעוצמה של 6,000 לוקס, החזקה מהמקובל בחדר מואר, אבל חלשה מקרינת השמש ביום קייצי, דיווחו החוקרים על חיסול מוחלט של זן המעבדה (כלומר, חיידקים שגדלים בתרבית, ולא נאספו ישירות מחולים) של הסטפילוקוקוס, וצמצום של 99.99 אחוז באוכלוסיית זן מעבדה ה-E.coli. בהמשך ניסו את הטכנולוגיה על זנים בעלי עמידות לכמה סוגי אנטיביוטיקה, ודיווחו על ירידה של 99.97 אחוז באוכלוסיית הסטפילוקוקוס, וירידה של 99.85 אחוז ב-E.coli.

המחקר מתאר אסטרטגיה חדשה ויעילה למיגור של תופעת הזיהומים בבתי החולים באמצעי פשוט וזמין במסדרונות בתי החולים: אור. הפונציאל הרב שלו מומחש בכך שהוא פוגע גם ב- S. aureus שהוא חיידק גראם חיובי (בעלת דופן עבה) וגם ב- E.coli שהוא גראם שלילי (בעל דופן דקה). יתרון נוסף של השיטה החדשה הוא עלותה הנמוכה, והאפשרות להשתמש בה בקלות במוסדות רפואיים. עם זאת, יש לציין שהנתונים רק הוצגו בכינוס, וטרם פורסמו במאמר שעבר בקרת עמיתים. בשביל להוכיח שהשיטה אכן יעילה דרוש כמובן מחקר רחב היקף בסביבה מציאותית, ויהיה מעניין לעקוב ולראות אם זה אכן יקרה.