וירולוגיה ומיקרוביולוגיה

המשימה: להבין את הקשר בין מיקרואורגניזמים לבריאות האדם

הגוף האנושי מתקיים בתוך מערכת מורכבת של קשרים עם מיקרואורגניזמים: וירוסים, חיידקים, פטריות, טפילים ויצורים זעירים נוספים. חלקם מעורבים בהתפתחות מחלות, ואחרים משתתפים בתהליכים חיוניים כמו עיכול, חילוף חומרים, פעילות מערכת החיסון ושמירה על איזון ביולוגי.

במחלות שנגרמות ממיקרואורגניזמים, אותו גורם יכול להוביל לתוצאות שונות מאוד אצל אנשים שונים. אצל אדם אחד הזיהום יחלוף במהירות, אצל אחר הוא יגרום למחלה קשה, ואצל אדם שלישי הוא ישאיר השפעה ממושכת. ההבדלים האלה קשורים למיקרואורגניזם עצמו, אך גם למאפיינים האישיים של המטופל - גיל, רקע גנטי, מצב מערכת החיסון, מחלות רקע, תרופות, תזונה וסביבת חיים.

החיבור בין וירולוגיה, מיקרוביולוגיה ורפואה מותאמת אישית מאפשר לבחון את המפגש בין מיקרואורגניזמים לגוף האדם בצורה מדויקת יותר. המחקר בתחום עוסק בזיהוי גורם המחלה, אך גם בשאלה איך הגוף מגיב אליו, מה משפיע על חומרת המחלה, ואיך אפשר להתאים לכל מטופל את האבחון, הטיפול והמעקב המתאימים לו.

מהן מיקרוביולוגיה ווירולוגיה?

מיקרוביולוגיה היא תחום המחקר העוסק במיקרואורגניזמים - יצורים זעירים שאפשר לראות בדרך כלל רק באמצעות מיקרוסקופ או לזהות באמצעות כלים מולקולריים. התחום כולל חקר חיידקים, פטריות, טפילים, יצורים חד-תאיים וגם וירוסים. וירולוגיה היא התחום שמתמקד בווירוסים: המבנה שלהם, הדרך שבה הם חודרים לתאים, האופן שבו הם משתכפלים וההשפעה שלהם על הגוף.

מיקרואורגניזמים יכולים לגרום למגוון רחב של מחלות, בהן זיהומים נשימתיים, מחלות מעי, מחלות כבד, מחלות עור, מחלות מין, זיהומים כרוניים ולעיתים גם סוגים מסוימים של סרטן. לצד זאת, רבים מהם שותפים לתפקוד התקין של הגוף. חיידקי המעי, למשל, משתתפים בפירוק מזון, בייצור חומרים חיוניים, בוויסות מערכת החיסון וכפי שנחקר במעבדתו של פרופ' ניסן יששכר - ייתכן שניתן יהיה לרתום אותם גם לייצור תרופות.

כדי לזהות מיקרואורגניזמים ולהבין את השפעתם על הגוף, חוקרים נעזרים כיום בכלים כמו ריצוף גנטי, אבחון מולקולרי, ניתוח מיקרוביום, ביולוגיה חישובית, בינה מלאכותית ומדידה רגישה של תגובת מערכת החיסון. הכלים האלה מאפשרים לזהות גורמי מחלה מהר יותר, לעקוב אחר שינויים באוכלוסיות החיידקים, להבין עמידות לתרופות ולזהות סימנים מוקדמים לסיכון או לסיבוכים.

וירולוגיה ומיקרוביולוגיה ברפואה מותאמת אישית

מחלות זיהומיות נראות לעיתים דומות מבחוץ, אך יכולות להתפתח בצורה שונה מאוד אצל מטופלים שונים. אותו גורם מחלה יכול להוביל לזיהום קצר וקל, למחלה קשה או להשפעות ממושכות. רפואה מותאמת אישית מבקשת להבין מה אפשר ללמוד מהפערים האלה, ואיך הם יכולים לסייע באבחון, בטיפול ובמעקב.

כדי לעשות זאת, משתמשים בכלים מתקדמים לאבחון ולניתוח מידע ביולוגי. כך, למשל, בדיקות מולקולריות יכולות לזהות את גורם המחלה, לאפיין את הזן, להעריך את היקף הנוכחות שלו בגוף ולעיתים גם לזהות עמידות לתרופות. מדדים חיסוניים וגנטיים מוסיפים מידע על תגובת הגוף, ויכולים לסייע בזיהוי מטופלים שנמצאים בסיכון גבוה יותר לסיבוכים.

בתוך התמונה הזאת נכנס גם חקר המיקרוביום - קהילת המיקרואורגניזמים שחיה בגוף, בעיקר במערכת העיכול. הרכב המיקרוביום משתנה מאדם לאדם ומושפע מגורמים כמו תזונה, גיל, תרופות ואנטיביוטיקה, לידה והנקה, סביבת חיים ומחלות רקע. מחקרים מראים קשר בין המיקרוביום לבין פעילות מערכת החיסון, מטבוליזם, מחלות דלקתיות ותגובה לטיפולים רפואיים.

השילוב בין זיהוי גורם המחלה, הבנת תגובת הגוף וחקר המיקרוביום יכול לסייע באבחון מדויק יותר, בבחירת טיפול מתאים ובמעקב שמותאם טוב יותר למטופל.

מה אנחנו חוקרים במרכז דנגור באוניברסיטת בר-אילן?

במרכז דנגור לרפואה מותאמת אישית באוניברסיטת בר-אילן חוקרות וחוקרים בוחנים את תחום הווירולוגיה והמיקרוביולוגיה מכמה כיוונים: זיהוי מהיר של גורמי מחלה, הבנת השפעות ארוכות טווח של וירוסים, חקר המיקרוביום, והקשרים בין חיידקים, וירוסים וגוף האדם.

ההשפעה ארוכת הטווח של וירוסים: במעבדתה של פרופ' מיטל גל-תנעמי נחקרת הדרך שבה וירוסים יכולים להשאיר בגוף שינויים ממושכים. אחד ממוקדי המחקר הוא נגיף הפטיטיס C שעלול לגרום למחלת כבד כרונית ולסרטן הכבד. המחקר הזה מסייע לבחון גם שאלה רחבה יותר: איך זיהום נגיפי משפיע על הגוף זמן רב אחרי ההדבקה, למשל בתופעות כמו לונג קוביד.

הקשר בין מיקרוביום לבריאות האדם: פרופ' עמרי קורן חוקר את אוכלוסיות החיידקים שחיות בגוף ואת השפעתן על בריאות ומחלה. מחקריו עוסקים בין היתר במיקרוביום בתחילת החיים, בהשפעת אנטיביוטיקה על חיידקי המעי, ובקשר בין מיקרוביוטה לבין גדילה, חיסון, התנהגות ומצבים רפואיים שונים.

אבחון מהיר של גורמי מחלה: פרופ' עמוס דניאלי מפתח טכנולוגיות רגישות לזיהוי סמנים ביולוגיים וגורמי מחלה. בתחום המחלות הזיהומיות, קבוצתו מפתחת גישות לאבחון מהיר ורגיש של נגיפים כמו זיקה, דנגי וקדחת מערב הנילוס, בין היתר באמצעות טכנולוגיות המבוססות על חלקיקים מגנטיים.

וירוסים בתוך חיידקים: ד"ר ישי פינטו חוקר את הווירום האנושי ואת הבקטריופאג'ים - נגיפים שמדביקים חיידקים. המחקר שלו עוסק בפיתוח כלים חישוביים למיפוי וירוסים במיקרוביום, ובבחינת הקשר בין חיידקים, וירוסים ומצבים רפואיים כמו סוכרת היריון.

מחקר יישומי ושיתופי פעולה רב-תחומיים

וירולוגיה ומיקרוביולוגיה נמצאות בנקודת מפגש בין המעבדה, הקליניקה ובריאות הציבור. כדי להבין מחלה זיהומית או שינוי במיקרוביום, צריך לזהות את הגורם המיקרוביאלי, להבין את תגובת הגוף אליו ולחבר את המידע הזה לנתונים קליניים ולמאפייני המטופל.

במרכז דנגור, החיבור הזה מתבטא בשיתופי פעולה בין חוקרי מעבדה, רופאים, ומהנדסים. שילוב כזה מאפשר לפתח כלים שמתחילים במחקר בסיסי - למשל זיהוי מנגנון של וירוס, חיידק או מיקרוביום - ויכולים בהמשך לתמוך באבחון מהיר יותר, במעקב מדויק יותר ובהתאמת טיפול.