פרויקט המיקרוביום האנושי מגלם מאמצי ענק של חוקרים בארצות הברית לזהות ולאפיין את מגוון היצורים המיקרוסקופיים החיים באתרים שונים בגוף האנושי באמצעות שיטות חדשניות של ריצוף ד.נ.א., ולנסות למצוא קשרים בין טריליוני ה"דיירים" המיקרוביאלים ובין מצבים פיזיולוגים כגון מחלות

"בן אדם, הוא רק בשר ודם" אומר השיר המפורסם. האמנם?
ממחקרים שנערכו בעשורים האחרונים מתברר כי אנחנו, בני האנוש, רחוקים מלהיות האורגניזם המבודד והמוגדר שאנו חושבים את עצמנו. החל בגנים ניאנדרטליים וויראלים חבויים, וכלה באלפי חיידקים החיים בתוכנו בסימביוזה (צוותאות) לסוגיה, האדם הוא בעצם בית גידול למיקרואורגניזמים שבלעדיהם (ולעתים גם בגללם) למעשה לא יכול היה להתקיים.


אזורים בגוף עשירים בחיידקים. תמונה זו נלקחה מאתר פרוייקט המיקרוביום האנושי

בסדרת מחקרים מרתקים במסגרת פרויקט המיקרוביום האנושי (Human Microbiome Project - HMP ) במימון המכון הלאומי לבריאות של ארה"ב (NIH), מדענים עמלים כדי לאפיין בדקדוק את מכלול הווירוסים, החיידקים, והאאוקריוטים (שמרים, פטריות וכיוב'.) המאכלסים אתרים שונים בגוף האדם. מטרותיו העיקריות של הפרויקט כפי שהוגדרו ע"י ה NIH הן:

1. ריצוף הגנום (מכלול הגנים) של מיקרואורגניזמים המאכלסים את גוף האדם ואפיון ראשוני של 
    המיקרוביום האנושי
2. אפיון הקשר בין שינויים במיקרוביום האנושי ומחלות שונות
3. פיתוח שיטות ממוחשבות להתמודדות עם כמויות המידע העצומות גלומות בפרויקט שכזה
4. הקמתו של מרכז לתיאום וניתוח המידע המתקבל בפרויקט
5. הקמתו של מאגר אמצעים לשימוש החוקרים
6. ניתוח של ההשלכות האתיות, החוקיות והחברתיות של הפרויקט

במסגרת המחקר, עורכים המדענים מפקד לאוכלוסיה המיקרוביוטית באתרים כגון חללי האף והפה, העור, מערכת העיכול, ומערכת השתן והרביה של נשים וגברים. בין כ10000(!) המינים שונים של המיקרואורגניזמים החולקים את מרחב המחייה של גופנו אפשר למנות את האשריכיה קולי המפורסם לשמצה (אותם קוליפורמים מהחומוס שגורמים לקלקול קיבה במספרים גדולים) המצוי דרך קבע במעיים של כולנו, את השמר קנדידה על מיניו שגורם לזיהום נרתיקי שכיח, את ההליקובקטר פילורי המפורסם בכיבים שהוא יוצר בדופן הקיבה (ושמשפיע כנראה גם על רמת התיאבון שלנו) ועוד. מינים אלו כוללים בתוכם מיקרובים פתוגנים כלומר מעוררי מחלות תחת תנאים שונים (לדוגמה החלשות המערכת החיסונית עקב מחלה), מינים אדישים שאינם עוברים אינטראקציה ישירה עם האדם המארח (לפחות לא כזו שידועה למדע עדיין), ומינים המקיימים מערכת יחסים חשובה עם האדם ותורמים להשרדותו, כדוגמת הלקטובצילוס אסידופילוס (החיידק הפרוביוטי שמוסיפים ליוגורט) שתורם להתפתחות תקינה של המערכת החיסונית בתינוקות.

חשוב מאוד לציין כי האתרים בגוף האדם שנבדקו במסגרת המחקר הם אזורים בגוף שחשופים באופן מתמיד לסביבה החיצונית ולכן התפתחו עם האבולוציה "לארח" את אותם אורגניזמים. יש לזכור שלעומתם ישנם אזורים בגוף (דם, מוח ועוד) שחשיפתם לאורגניזמים זרים יכולה לגרום למחלות קשות ולמוות.


התפלגות מספר מינים של חיידקים באזורים השונים שבגוף. תמונה זו נלקחה מאתר פרוייקט המיקרוביום האנושי

תוצאות ראשוניות מעניינות מסדרת המחקרים מראות למשל כי אין בהכרח קשר בין השונות באוכלוסיית המיקרואורגניזמים בין אתר לאתר (שונות אלפא) והשונות באוכלוסיה זו בין אנשים שונים (שונות בטא). למשל למרות שהרוק מכיל קשת רחבה של מיקרואורגניזמים (שונות אלפא גבוהה), רובם הופיעו בעקביות אצל אנשים שונים (שונות בטא נמוכה), ולעומת זאת, שונות האלפא על העור (מגוון היצורים על העור) היא בינונית יחסית לאתרים אחרים בגוף שנבדקו, אך שונות הבטא על העור גבוהה מאוד (כלומר יש הבדלים גדולים בתדירות הופעת אותם האורגניזמים על עורם של אנשים שונים).

עוד תוצאה מעניינת וחשובה היא שלמרות שישנה שונות באוכלוסיות המיקרואורגניזמים בין אנשים שונים באותם אתרי דגימה, נמצאה אחידות מפתיעה בתכונות המטבוליות (קצב פירוק סוכר, עיבוד של חומצות אמינו לחלבונים וכו') של אוכלוסיות אלו. כלומר, אוכלוסיות שונות של אורגניזמים במעיים של אנשים שונים למשל, מראות תכונות מטבוליות דומות. אחידות זו כפי הנראה נובעת מכך שבכל אתר בגוף שוררים תנאים מסוימים כמו למשל רמות חשיפה לחמצן, לחות, חומציות וכיוב', שמכתיבים לאוכלוסיית ה"אורחים" באתר אילו תהליכים מטבולים יאפשרו את שרידותם. אחידות מטבולית זו קשורה לכך שכל הנבדקים היו בריאים - היא מופרת במצבי מחלה ויכולה אף לגרום למחלה כאשר היא מופרת. דוגמה טובה לכך שהפרת האיזון המיקרוביאלי באתר בגוף גוררת מחלה בעקבותיה היא הקשר שבין צריכת אנטיביוטיקה להשמנת יתר ומחלות אוטואימוניות (מחלות של מערכת החיסון). אנטיביוטיקה פוגעת באופן לא ממוקד במגוון רב של חיידקים במעיים, ולכן עלולה לגרום להתפתחות לא תקינה של המערכת החיסונית בתינוקות.

ניסויים פרטניים יותר באתרים ייחודיים בגוף הניבו תוצאות מעניינות נוספות והצביעו על קשרים נוספים בין שינוי באיזון המיקרוביוטי ושינוי במצב הפיזיולוגי (הריון, מחלה). לדוגמה אפיון הווירום (מכלול הווירוסים) בדם של תינוקות עם תסמונת חום בלתי מוסבר והשוואתו לתינוקות בריאים הראה קשר ברור בין זיהום וויראלי בדמם של התינוקות לחום המאפיין את התסמונת. רופאים רבים נוטים לרשום אנטיביוטיקה לתינוקות עם חום בהעדר אמצעי קל וזמין לזיהוי הגורם, כטיפול מונע כנגד האפשרות שהחום נובע מזיהום חיידקי (אנטיביוטיקה לא פוגעת בווירוסים). פיתוח אמצעים לזיהוי הווירוסים הגורמים לתסמונת החום יכול להוריד את כמויות האנטיביוטיקה שניתנות לתינוקות ובכך למנוע בעיות התפתחות של התינוקות ושל עמידות חיידקית לאנטיביוטיקה.

המיקרוביום האנושי הוא חלק בלתי נפרד וחיוני לקיומו של האדם, ממש כמו איברי הגוף עצמם. לאורך ההיסטוריה חקר האדם לפרטי פרטים את איברי גופו כדי ללמוד כיצד פועלים ואיך הם "מתקלקלים" במצבי מחלה. השיטות המדעיות המודרניות מאפשרות לנו כעת לחקור את ה"איבר" הנסתר הזה, ”האיבר הרמ"ט”, שאינו מורכב מתאים אנושיים אלא ממגוון עצום ומופלא של יצורים מיקרוסקופיים.


תמונה זו נלקחה מאתר פרוייקט המיקרוביום האנושי

מידע נוסף בקישורים הבאים:
פרויקט המיקרוביום באתר ה NIH
מצגת אינטראקטיבית באתר הירחון סיינטיפיק אמריקן

ד"ר חיים חביב
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

9 תגובות

  • סמואלה ניומן

    דווח על הקשר בין אוכלוסיית החיידקים לבין מחלות מוח למשל פרקינסון

    האם יש יישום מעשי לגבי מחלת פרקינסון ושימוש בהשתלת צואה או תוספת פלבונואידים או תוסף אחר ? במידה וכן מה השם המדוייק של הפלבונאיד או התוסף

  • תמר

    תוספים פרוביוטיים

    1. למיטב ידיעתי, יש כמה מאות זנים של חיידקי מעיים חיוניים, ואילו התוספים הפרוביוטיים כוללים מספר קטן למדי של זנים. האם אין פירוש הדבר שכוחם של התוספים לשקם פלורת מעיים פגועה הוא מצומצם למדי?
    2. מדוע מספר הזנים בתוספים הפרוביוטיים כה מצומצם? האם משום שטרם זיהינו את מרבית הזנים, או שיש קושי לגדל ולשמור אותם בתנאים הנחוצים לצורך לקיחה כתוסף?
    3. האם חיידקים שנלקחים בתוסף מצליחים להשתרש ברירית המעי, או שמדובר רק במעין "גשר" עד שהגוף יצליח (אם אכן יצליח) לשקם את אוכלוסיית החיידקים המקורית שלו?
    4. לאחרונה החלו להשתמש בפרוצדורה של "השתלת צואה" לצורך שיקום פלורת מעיים - אך משתמשים בפרוצדורה זו רק במקרים מעטים ביותר. מדוע? מהם הסיכונים הכרוכים בה?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןיעל גרופר

    תשובה

    יחסית למספר הזנים במעיים (מאות שאנחנו יודעים לזהות ובטח עוד המון שאנחנו לא יודעים לזהות) אכן בפרוביוטיקה יש מעט מאוד זנים (אחדות). הסיבה שמספר הזנים בפרוביוטיקה הוא כה מצומצם נובע מהעובדה שטרם זיהינו את מרבית הזנים (כמו שהצעת), בנוסף את מרבית הזנים קשה לגדל בתנאי מעבדה מחוץ למעי.
    שאלת ההשרשה במעי עדיין לא ברורה לחלוטין. ישנם מחקרים הטוענים כי סביבת המעי עמוסה לעייפה בחיידקים, וכי הוספה של אוכלוסיות חדשות אינה מתאפשרת עקב בעיות של "מקום" ותחרות. השערה זו עוד לא הוכחה והיא נבדקת כקיום במחקר.
    בעניין השתלות הצואה, מדובר בהתערבות קלינית שהיעילות שלה צריכה להיות מוכחת בניסויים קלינים, דבר שלוקח זמן.
    כיום הצליחו להוכיח שזה מסייע בזיהומים של קלוסטרידיון דיפיסיל , מידע נוסף ניתן לקרוא בלינק הבא:
    https://en.wikipedia.org/wiki/Fecal_bacteriotherapy

  • תמר

  • אפרים ויסמן

    חיידקי מעיים

    כדי להשפיע עלינו, החיידקים צריכים לקלוט חומרים מהאוכל שלנו, אבל בעיקר לפלוט מתוכם חומרים, שהם למעשה האינטרקציה עם הגוף שלנו. מהם החומרים? איך הגנום של החיידקים "יודע" מה היא הכימיה מחוץ לגבולות עצמו? האם אפשר לחקות או לעשות מניפולציות על החומרים האלו כדי לרפא, לרזות, להשמין...?

  • ציון

    האם חיידקים פרוביוטיים הופכים לפתוגניים כשמשתנה הסביבה?

    דר חיים שלום,
    כפי שהסברת אוכלוסיית החיידקים הידידותיים (ראיתי גם שיש המכנים אותם סימביוטיים / סימביונטיים - האם זה נכון?) בגוף האדם משתנה בכל העת, לפי התנאים המשתנים, כגון טמפ', חומציות וכפי שהבנתי ממקור אחר - אפילו מהורמונים המופרשים מגוף האדם כמו הורמוני סטרס לדוגמה.
    שאלותי הם,
    1. האם כתוצאה משינויים אלו - חיידקים סימביונטיים יכולים להפוך לפתוגניים כדי לשרוד בסביבה החדשה שנוצרה (כגון סביבה חומצית יותר וכולי)?
    2. מהם הגורמים הנוספים המשפיעים על אוכלוסית חיידקי המעי.
    3. כמו כן, איפה אפשר ללמוד עוד על נושא זה - שכן הוא מרתק ומכריע. שהרי אם חיידקים משתנים לפי הסביבה הרי ששומה עלינו לאפשר מצע נכון לחיידקים 'טובים'. [וזוהי הנהגה התלויה בנו - וחסל סידור אנטיביוטיקה כהלכתו...]
    תודה מראש
    לתשובתך המהירה אודה
    ציון

  • חיים חביב

    חיידקים פרוביוטים פתוגנים

    שלום ציון,

    נושא החיידקים בגוף האדם והאינטראקציה שלנו עם חיידקים אלו הוא אכן נושא מרתק והמחקר שלו נמצא בחיתוליו. החיידק אשריכיה קולי למשל, הוא סימביונט של יונקים רבים: הוא מסייע בייצור ויטמין K הדרוש לקרישת הדם. אך ישנם ורייאנטים פתוגנים של החיידק שיכולים לגרום להרעלת מזון בבני אדם. מחקרים במודלים של מחלות מעיים הראו כי דלקות מעיים מסוגים שונים נובעות מכך שאצל אותם החולים, מערכת החיסון מזהה את החידקים הסימביונטים כפתוגנים.

    ישנם גורמים רבים המשפיעים על אוכלוסיית החיידקים במשך ימי חיי האדם, החל בתרופות, מחזורים הורמונליים, מחלות ומצבים נפשיים שונים, וכלה בשינוי בתזונה ואף במקור המים הנצרכים. המקרים הפשוטים מסתיימים בשלשול חולף, והמורכבים יכולים להגיע לכדי דלקות מעיים כרוניות ואף מצבים מסכני חיים.

    לגבי אנטיביוטיקה, לחידקי המעיים יכולת להתאושש גם לאחר לקיחת אנטיביוטיקה, ולאנטיביוטיקה פעולה מצילת חיים, שיתרונותיה בהגנה מפני חידקים פתוגניים וזיהומים באזורים סטרילים בגוף לרוב גוברים על חסרונותיה של פגיעה בפלורה הטבעית שבמעי. (את זו לרוב אנו מקבלים חזרה באופן טבעי מהמזון שלנו, או באופן מלאכותי מתכשירים פרו-ביוטים).

    לעוד אינפורמציה ראה בקישורים שלעיל, וכן בוויקיפדיה בערך פרוביוטיקה באנגלית, באתר של ה NIH על פרוביוטיקה, ובאינטרנט. שים לב, יש הרבה דיסאינפורמציה (במקרה הטוב, ושרלטנות במקרה הרע) בנושא לכן בחר את מקורותיך בקפדנות יתרה.

  • אריק

  • חיים חביב

    חידקים חיוניים

    שלום אריק,
    אכן, האדם ימות ללא החידקים הללו משום שהם חיוניים להרבה תהליכי חיים בגוף. הם מסייעים לנו בעיכול ובפירוק רעלים במזון, מעכבים התפתחות חידקים ומיקרובים מזיקים, חיוניים לקרישת דם ועוד ועוד.
    אני ממליץ לך לקרוא על חידקים באתר של וויקיפדיה:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Bacteria
    יש שפע של מידע באינטרנט על חידקים פרוביוטים. אם תרצה עוד קישורים אשמח לתת לך.