פתרון חדש נגד חיידקים עמידים: זרם חשמלי חלש שמאפשר לאנטיביוטיקה לחדור בקלות את מעטפת החיידק
חוקרים הצליחו לחסל חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה בעזרת זרם חשמלי נמוך. חיידקים שפיתחו עמידות לאנטיביוטיקה הפכו בעשורים האחרונים לאחת הבעיות הקשות שאיתן מנסה הרפואה להתמודד. האנטיביוטיקה אמנם הייתה תרופת הפלא של המאה ה-20, אך השימוש הנרחב בה הוביל להתפתחותם של זנים אלימים של חיידקי-על שהורגים אלפי בני אדם בשנה בזיהומים שאין לנו טיפול יעיל נגדם.
מדענים רבים מנסים למצוא כיום דרכים חדשות להתמודד עם הבעיה, ביניהם נמצא צוות המחקר בראשותו של האלוק ביינל (Beyenal) מאוניברסיטת וושינגטון, שמצא פתרון יצירתי למדי.
הם חקרו חיידקי פסאודומונס אארוגינוזה (Pseudomonas aeruginosa), שנמצאים בין השאר בפצעים כרוניים מזוהמים. בדומה לחיידקים רבים אחרים, פסאודומונס יוצרים מבנים בשם "ביופילם", המורכבים משכבות של חיידקים. הביופילם עמיד מאוד לתרופות, מכיוון שהאנטיביוטיקה אינה יכולה לחדור לתוכו ולחסל את החיידקים בשכבות הפנימיות.
צוות המחקר גילה שאם משתמשים נוסף על האנטיביוטיקה גם במכשיר שמייצר זרם חשמלי נמוך וקבוע, אפשר לחסל את החיידקים העמידים השוכנים בלב לבו של הביופילם. הזרם החשמלי גורם לתגובה כימית בין מים לחמצן, שיוצרת מולקולה של מימן על-חמצני, או בשמה המוכר יותר – מי חמצן (H2O2). המולקולה הזאת חודרת את מעטפת תא החיידק ונכנסת לתוכו.
בתוך החיידק מי החמצן מגיבים עם מולקולת של ברזל ויוצרים בתא רדיקלים חופשיים – מולקולות רעילות שמזיקות לכל מה שבא איתן במגע, כמו חלבונים, DNA ואפילו חומצות שומן שנמצאות על מעטפת תא החיידק. הנזק הזה למעטפת מאפשר לאנטיביוטיקה לחדור פנימה ביתר קלות וכך לחסל את החיידק ביעילות. החוקרים גילו שאם מוסיפים לטיפול בזרם החשמלי גם טיפול אנטיביוטי, כל יושבי הביופילם מחוסלים בתוך זמן קצר למדי – אפילו אלו ששכנו מוגנים בלב לבו.
אין זו הפעם הראשונה שמנסים להשתמש בזרם חשמלי נגד חיידקים עמידים. למעשה, כבר לפני יותר ממאה שנה היו ניסיונות ראשונים בכיוון הזה, אך התוצאות היו מעורבות. צוות המחקר של ביאנל הוא הראשון שהצליח לפענח את התנאים האלקטרוכימיים המדויקים הדרושים כדי לייצר מי חמצן.
כמו תגליות רבות אחרות גם זו התגלתה במקרה. צוות המחקר של ביאנל חיפש דרך לייצר תא דלק אלקטרוכימי שימיר אנרגיה כימית לזרם חשמלי. כשהחוקרים הבינו שהם יכולים לייצר רק זרם חשמלי חלש עבור קתודת תא הדלק שלהם, החליטו לבדוק אם יוכלו להשתמש בתהליך למטרות אחרות. כעת הם מקווים להתחיל בקרוב בניסויים קליניים כדי לבדוק את יעילות הטיפול שלהם בחולים הסובלים מפצעים כרוניים.