חדש: כמוסת ריגול
במערכת העיכול

אין אדם שלא סובל לעיתים מהפרעות הקשורות בתפקוד מערכת העיכול, כגון שלשולים, עצירות, מעי רגיז, ריפלוקס, צרבות, בחילות, דלקות מעיים או  גזים. אך אף על פי שיותר משניים מכל חמישה אנשים סובלים מהפרעה אחת לפחות במערכת העיכול, ושהתחלואה במחלות מעי דלקתיות כרוניות כמו קוליטיס או מחלת קרוהן בישראל עולה בהתמדה, עדיין לא תמיד ברור לגמרי ממה הן נובעות ואיך לטפל בהן. נוסף על כך, תלונות המטופלים נוטות להיות כלליות ומקשות לאבחן את הבעיה בשלב מוקדם, לפני שתחמיר.

המיקרוביום האנושי הוא השם שניתן לטריליוני חיידקים, נגיפים ופטריות, החיים על פני גופנו ובתוכו – ובראש ובראשונה במעיים. חלקם מסייעים לנו בתהליכים חיוניים כמו עיכול מזון, ויסות הפעילות של מערכת החיסון והגנה מפני התפרצות של מחלות, כך שיש להם חשיבות רבה בשמירה על בריאות הגוף. כשהאיזון בהרכב המיקרוביום מופר, למשל בעקבות שינויים בתזונה, פגיעה במבנה רירית מערכת העיכול או שינויים בדרגת החומציות, עלולות להתפתח מחלות מעיים דלקתיות.

אחת הדרכים העיקריות שבה חיידקי המעיים משפיעים על מערכת העיכול היא באמצעות מולקולות קטנות המכונות מטבוליטים, שנוצרות בתהליכי חילוף חומרים. למטבוליטים הללו יש תפקיד מכריע בהתפתחות מחלות מעי דלקתיות. גם כשההפרעות במערכת העיכול קלות, ועל אחת כמה וכמה במקרים חמורים, חשוב לאתר את הבעיה בשלב כמה שיותר מוקדם, לפני שתיגרם פגיעה משמעותית באיכות החיים, ולעשות שינויים באורח החיים או התערבויות רפואיות שיצמצמו אותה.

בישראל התחלואה במחלות מעי דלקתיות כרוניות עולה בהתמדה, אך אין עדיין כלים טובים מספיק לאבחון ולטיפול. מחלת מעי | MBLifestyle, shutterstock

לדגום את המעיים

חוקרי חברת הביוטק אנביבו-ביו (Envivo Bio) מסן פרנסיסקו, בשיתוף חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה ואוניברסיטת סטנפורד, פיתחו מערכת ראשונה מסוגה בעולם לניטור מערכת העיכול על ידי בליעת כמוסה. המערכת אוספת ביעילות דגימות מהמעיים ללא צורך בהחדרת מכשיר רפואי או הרדמה. את ממצאיהם הם פרסמו בשני מאמרים שהופיעו לאחרונה בכתבי העת Nature  ו-Nature Metabolism.

הכמוסה, שנקראת קאפסקאן (CapScan), דומה בצורתה לכל טבלייה רגילה. אחרי הבליעה היא נעה במורד מערכת העיכול, ואוספת בדרכה דגימות של נוזלים ומיקרואורגניזמים מהסביבה. באמצעותן היא חושפת מה מתרחש לאורך המעיים במהלך עיכול תקין ובמצב בריאותי רגיל.

הכמוסה בנויה משלפוחית בעלת שסתום חד־כיווני ומצופה בחומר שמתמוסס בהתאם לרמת החומצית של הנוזלים שסביבו. החוקרים ציפו את הכמוסות בארבעה ציפויים שונים, שכל אחד מותאם להתמוסס ברמת החומציות האופיינית לאזור אחר במעיים. כך אפשר לכוון אותה למלא את משימתה רק כשתגיע לאזור הספציפי שאותו רוצים לבדוק והציפוי שלה ייעלם.

כשהציפוי מתמוסס, מכסה הכמוסה נפתח והיא מתרחבת ושואבת לתוכה נפח קטן של נוזל. משם היא ממשיכה לנוע הלאה אל המעי הגס ויוצאת בסוף בצואה. כל שנותר לעשות הוא לאסוף את הכמוסות ולנתח את הרכב הנוזלים שנאגר בהן.

חיידקי המעיים משפיעים על מערכת העיכול, בין היתר, באמצעות מטבוליטים. מיקרוביום המעי | איור: Kateryna Kon, Science Photo Library

כוח סיור

החוקרים ביקשו מ-15 אנשים בריאים לבלוע 17 כמוסות – אחת אקראית ביום הראשון, וארבע כמוסות בארוחות הצוהריים והערב במהלך היומיים הבאים. כל אחת מארבע הכמוסות נועדה להיפתח ברמת חומציות אחרת.

תחילה הם בדקו את יציבות הכמוסות במעבר מהקיבה למעיים, כדי לוודא שהתנאים הקיצוניים ששוררים בקיבה, ובהם החומציות הגבוהה, לא פוגעים בהן. בנוסף בדקו עד כמה הן יעילות באיסוף הדגימות וכמה מהן השלימו את המסלול, כלומר יצאו בצואה. כל הכמוסות נאספו בתום הניסוי והמשתתפים לא דיווחו על תופעות לוואי כלשהן. עם זאת, כעשירית מהן נפסלו כיוון שלא אספו דגימה גדולה מספיק או שהכילו גז.

בשלב הבא אפיינו החוקרים את החומרים שהכמוסות אספו. הם זיהו חלבונים, חומצות מרה, מטבוליטים חיידקיים ואנושיים, וכן את אוכלוסיות החיידקים והנגיפים בדגימות. לשמחתם, החיידקים שבודדו מהכמוסות לא נפגעו, ושרדו במידה דומה לחיידקים שנאספו בדגימות צואה רגילות. כשצפו בדגימות במיקרוסקופ, מצאו בהם, לצד החיידקים, גם תאי אדם. ככל הנראה מדובר בתאים שמצפים את פני השטח של המעי, שעשויים לספק מידע חשוב נוסף.

ניתוח תכולת הדגימות חשף הבדלים משמעותיים בתכולת חומצות המרה, החלבונים, המטבוליטים ואוכלוסיות החיידקים והנגיפים באזורים שונים של המעיים של אותו אדם, וגם הבדלים גדולים בין בני אדם שונים. יתר על כן, היו הבדלים דרמטיים בין הדגימות שאספו הכמוסות בעומק המעיים, באזור המעי הדק, ובין דגימות הצואה הרגילות, היכולות ללמד על המקטע הסופי של צינור העיכול - המעי הגס. לתגלית הזאת יש חשיבות רבה, כיוון שהיא מאשרת שבדיקות הצואה הרגילות אינן משקפות באופן מלא או מדויק את הנעשה בתוך המעיים לכל אורכם.

החוקרים גם מצאו קשרים בין תזונת הנבדקים, כמו צריכת פירות או אלכוהול, לקיומם של מטבוליטים מסוימים. עוד הראו כי נטילת אנטיביוטיקה כמה חודשים לפני הבדיקה משפיעה על הרכב המטבוליטים ועל אוכלוסיית החיידקים והנגיפים במעיים.

צינור ארוך ומפותל, הכולל איברים ואזורים שונים בתכונותיהם ובתפקידיהם. מערכת העיכול | sciencepics, Shutterstock

איבר דינמי

מערכת העיכול היא צינור ארוך מאוד ומקופל, שכולל כמה איברים ואזורים בעלי מבנה שונה ותפקידים אחרים. בגלל הקושי לאסוף דגימות מכל אזור בה בנפרד, רוב המחקרים מתייחסים למערכת בתור יחידה תפקודית אחת ומתעלמים מהשוני הקיים בין חלקים בתוכה. נוסף על כך, במחקרים שמתמקדים במעי העליון ובהם משתמשים בדרך כלל בדגימות שנאספו בבדיקת אנדוסקופיה, הכוללת החדרת סיב אופטי ומצלמה דרך הפה, אי אפשר לגלות מצבים כמו תסמונת מעי רגיז או הפרעות במערכת העיכול שאבחונן נעשה בעזרת סמנים כימיים. כמוסת קאפסקאן תוכל לאפשר זיהוי מחלות והפרעות בכל אחד מחלקי מערכת העיכול בנפרד.

המעי הוא גם איבר דינמי מאוד ושונה מאוד מאדם לאדם. לכן כדי ללמוד על הנעשה בו חשוב לדגום קבוצות גדולות של אנשים בריאים וחולים. מכיוון שהבדיקות שמקובלות כיום מורכבות וכרוכות בסיכון מסוים, יש הגבלה על מספר הבדיקות שאפשר לעשות, דבר שמקשה על ביצוע מחקרים רחבי היקף. כמו כן שימוש פולשני במכשור רפואי או הרדמה, למשל בבדיקת אנדוסקופיה, עלול להשפיע על הממצאים. ולבסוף, בדיקות נערכות בדרך כלל רק לאנשים שכבר סובלים מתסמינים לא נעימים שנובעים משיבוש כלשהו בפעולת מערכת העיכול, על כן  יש מחסור במידע על התהליכים הפיזיולוגיים התקינים בה.

אם כן, במחקר פותחה כמוסה חד־פעמית שאפשר לבלוע בקלות ובצורה בטוחה. הכמוסה נעה בתוך מערכת העיכול, אוספת נתונים על תהליך העיכול, תכולת המעיים וחיידקי המעיים, ועשויה לספק מידע חדש על תפקוד המעיים במצב טבעי, לאחר שינוי בתזונה, לאחר טיפול תרופתי או במהלך מחלה. המידע יסייע  לאבחן מצבים רפואיים, לעקוב אחרי שינויים שמתרחשים לאורך זמן, ולהבין טוב יותר את יחסי הגומלין המורכבים בין הגוף ליצורים הזעירים שחיים בו. ממצאים כאלה עשויים לאפשר פיתוח טיפולים חדשים למחלות מעיים דלקתיות ולתסמונות אחרות במערכת העיכול, ולהקל על רבים.