אחת הסיבות בגינן רופאים אינם ששים לרשום לחולים אנטיביוטיקה היא שימוש יתר בתרופה. הדבר הביא לכך שהאנטיביוטיקה הולכת ומאבדת מהיעלות שלה בטיפול בחיידקים שהופכים לעמידים יותר ויותר. הסרטון הבא מתאר את התופעה:
https://www.youtube.com/watch?v=plVk4NVIUh8
סביבה שיש בה אנטיביוטיקה, מגבירה את התחרות בין החיידקים ובעצם הופכת למצע להתפתחות חיידקים עמידים יותר. חיידק אשר חל בו שינוי מקרי במבנה הגנטי (מוטציה) יכול לשגשג ולייצר יותר עותקים של עצמו.
יצירת עמידות מהווה אתגר עבור החיידק שכן הוא נאלץ להשקיע משאבים (אנרגיה). בסביבה ללא אנטיביוטיקה, לא "כדאי" לו להשקיע אנרגייה בייצור את המכישור (חלבונים השואבים את האנטביוטיקה החוצה) שישפר את מצבו בתחרות מול חיידקים אחרים. חיידק עמיד שמבזבז אנרגיה בייצור מיכשור שלא לצורך איננו יכול להתחרות בחיידק לא עמיד שלא מבזבז אנרגיה בסביבה בה אין אנטיביוטיקה.
בסביבה בה יש אנטיביוטיקה, חיידק שלא מייצר את העמידות ימות, ואילו חיידק עמיד, ישגשג. אם מעלים את ריכוז האנטיביוטיקה, חיידקים יעברו מוטציה נוספת וישפרו את המיכשור שמעניק להם עמידות, או שייצרו מיכשור אחר. בכל מקרה, מדובר בהשקעת אנרגיה נוספת. חיידקים שיכולים להתמודד עם ריכוז גבוהה של אנטיביוטיקה "ינצחו" את אלו בעלי עמידות לריכוזים נמוכים וכן הלאה. כל זאת עד שיווצר חיידק עמיד לכל ריכוז, אשר מכונה 'סופר חיידק'.
לפני כמעט 90 שנה, אלכסנדר פלמינג חזר מהחופשה שלו ומצא את הפניציליום על צלחות פטרי שנותרו במעבדת המרתף שלו בבית החולים סנט מרי בלונדון. בשנות החמישים, תור הזהב של גילוי אנטיביוטיקה, נמצאו מגוון רב של תרופות חדשות, ובכל זאת ,בימינו, אין מגוון מספק של אנטיביוטיקה יעילה. חיידקים קטלניים הופכים עמידים לעשרות סוגים של אנטיביוטיקה וההערכה היא שמאות אלפי אנשים מתים משנה בשל תופעה זו.
למרות שאנו חיים בעידן של מחקרי מדעי רפואי פורץ דרך, קשה כל כך להשיג את האנטיביוטיקה החדשה שהעולם כל כך זקוק לה. האתגר אינו טמון במציאת כימיקלים שהורגים חיידקים. האתגר הוא לגלות ולפתח חומרים שאינם רעילים גם לבני אדם. הדרך מגילוי החומר ועד השימוש ברפואה קלינית היא ארוכה, ושיעור הכישלון גבוה. תהליך הניסוי כשלעצמו יכול לקחת שנים. בממוצע לוקח בערך 10 עד 20 שנים מגילוי התרופה ועד לשימוש הרפואי. כמובן שלדבר יש גם תג מחיר כלכלי.
מעבר למורכבות של הפיתוח, מכירה חופשית של אנטיביוטיקה עלולה לפגוע במאגר הארטילרי נגד ה'סופר חיידקים' המהווה קו ההגה האחרון. מצב זה אינו מעודד את חברות התרופות להשקיע זמן ומשאבים בפיתוח כך שב-30 השנים האחרונות ניכר ירידה משמעותית המחקר ופיתוח טיפולים אנטי-בקטריאליים חדשים.
כדי להוזיל עליות ולקצר את זמני הבדיקה והסינון של מולקולות פעילות נגד חיידקים, ניתן להשתמש בשיטות חישוביות ליצרת מודלים והדמיות לחיפוש תרופות. במעבדה בMIT פיתחו גישה חדשה בשימוש באינטליגנציה מלאכותית לחיפוש תרופות. שיטה זו זיהתה סוגים חדשים וחזקים של אנטיביוטיקה ממאגר של יותר ממאה מיליון מולקולות הפועלות נגד מגוון רחב של חיידקים. בין היתר זוהתה אנטיביוטיקה הנקראת האליצין (על שם HAL9000 מהסרט אודיסיאה בחלל 2001). ע"פ טענת החוקרים זו הפעם הראשונה שמחשב מזהה סוגים חדשים לחלוטין של אנטיביוטיקה, מבלי להשתמש בהנחות אנושיות קודמות. הצוות לא רק זיהה מועמדים, אלא גם אימת את פעולתן של המולקולות בבדיקות שערך בבעלי חיים.
החוקרים אימנו את המערכת לאתר מולקולות המעכבות את צמיחת החיידק Escherichia coli, באמצעות אוסף של 2,335 מולקולות שפעילותן האנטי-בקטריאלית הייתה ידועה. האלגוריתם שפיתחו לומד לחזות את התפקוד המולקולרי של תרופות. כפועל יוצא המודל יכול ללמוד דפוסים חדשים ולא מוכרים של האנטיביוטיקה. בבדיקות בעכברים, מולקולות חדשות היו פעילות נגד קשת רחבה של פתוגנים, כולל זן של Clostridioides difficile ו- Acinetobacter baumannii שעמידה באופן מיוחד לאנטיביוטיקה, וכנגדה נדרשת דחיפות אנטיביוטיקה חדשה.
זוהי הוכחת היתכנות מרשימה ויש לקוות שהחוקרים יוכלו לייצר אנטיביוטיקות חדשות נוספות במהירות.
לינק למאמר:
