אם האיברים שלנו היו יכולים לדבר, המעיים היו ודאי הראשונים להסגיר את סודותינו הכמוסים ביותר. ולא מדובר רק בסיפוק יצר המציצנות – "וידויים" הופכי בטן אלה היו יכולים להזין את המדע והרפואה במידע רב ערך שאין לנו גישה אליו כיום. במחקר המתפרסם היום בכתב-העת המדעי Cell, מציגים מדעני מכון ויצמן למדע שיטה המאפשרת "לדובב" את מערכת העיכול שלנו באמצעות מיפוי חסר תקדים של כלל החלבונים המופרשים בצואה – בין אם מקורם בתאי הגוף שלנו, בחיידקי המעיים שאנו מארחים או במזון שאנחנו אוכלים.
מעבדתו של פרופ' ערן אלינב במחלקה לאימונולוגיה מערכתית במכון מתמקדת כבר שנים בחקר המיקרוביום – אוכלוסיות החיידקים במעיים שהשפעתם הרבה על חיינו ובריאותנו נחשפת עוד ועוד בשני העשורים האחרונים. המיקרוביום היה גם נקודת המוצא של המחקר הנוכחי, שאותו הובילו ד"ר רפאל ולדס מאס, ד"ר אבנר לשם וד"ר דאנפינג צ׳אנג ממעבדתו של פרופ' אלינב, בשיתוף פעולה עם ד"ר אלון סבידור מהמרכז הישראלי הלאומי לרפואה מותאמת אישית ע"ש ננסי וסטיבן גרנד במכון. "רצינו לדעת הרבה יותר על חיידקי המעי", מסביר פרופ' אלינב. "השיטה המקובלת כיום לשם כך היא ריצוף די-אן-אי של חיידקים בדגימות צואה, אבל המידע המתקבל בשיטה זו הוא מוגבל מאוד. ידענו שאם נצליח למפות את החלבונים שמייצרים חיידקי המעי נוכל לדעת הרבה יותר – לא רק אילו חיידקים נמצאים במעי, אלא גם אילו פעילויות הם מבצעים, וכיצד פעילויות אלו משפיעות על גוף האדם בבריאות ובחולי".
אבל זיהוי חלבונים הוא אתגר חישובי אדיר הן בשל מספרם העצום והן בשל הקושי להבדיל בין חלבונים של חיידקים, בעלי-חיים או בני-אדם. בגנום האנושי לבדו יש כ-20 אלף גנים המקודדים לחלבונים, ובפועל הם מתורגמים למיליוני גרסאות שונות. לפיכך, מיפוי חלבונים בדגימות צואה באמצעות מאגרי נתונים קיימים הוא עניין מורכב וארוך במיוחד. כדי להתגבר על האתגר שילבו החוקרים בין ריצוף די-אן-אי לספקטרוסקופיית מאסות, וכך יצרו מאגרי נתונים קטנים יותר ומותאמים אישית לכל אדם.
""המעיים מדברים אלינו בין היתר באמצעות חלבונים המופרשים מהגוף – ה'מלים' הנפלטות יכולות לאפשר לנו להרכיב משפטים ולשחזר מה נאמר"
שילוב הכוחות הוביל לקפיצת מדרגה בכמות המידע שניתן להפיק מדגימת צואה: השיטה החדשה שזכתה לשם IPHOMED, אפשרה לא רק לגלות ביעילות ובמהירות אילו חלבונים מיוצרים על-ידי אילו זני חיידקים ובאיזו כמות – כלומר לפענח את פעילותו המלאה של המיקרוביום – היא אפשרה גם לזהות את החלבונים המיוצרים על-ידי תאי המעי עצמם בתגובה לאותות מהמיקרוביום. בעזרת מידע משולב זה יכלו החוקרים למפות באופן מקיף את התקשורת בין הגוף לבין המיקרוביום בשגרה ובתרחישים שונים כגון חשיפה למחוללי מחלות או נטילת אנטיביוטיקה. במחקר נחשפו גם עשרות פפטידים קוטלי חיידקים המופרשים על-ידי המעי – מקטעי חלבון קצרים הפועלים כמו אנטיביוטיקה טבעית ומעצבים את הרכב המיקרוביום. ממצא זה עשוי להסביר מדוע לכל אחד מאיתנו יש מיקרוביום ייחודי, וכפועל יוצא נטייה ייחודית למחלות מסוימות.
אין יותר רמאות בדיאטה
כשהגיעו באופן עקבי לזיהוי של 97% מהחלבונים בכל דגימת צואה, חשבו החוקרים שהגיעו לרף העליון. שיעור הזיהוי היה אכן מרשים וגבוה אך גם מתמיה: לאן נעלמו שלושת האחוזים הנותרים? המשך המחקר העלה כי מקורם של אלה אינו במיקרוביום או ברקמות הגוף – אלא במזון שאנחנו אוכלים.
כך התגלה כי IPHOMED עשויה לענות על צורך חיוני שאין לו מענה כיום: לגלות באופן לא פולשני מה בדיוק אנחנו אוכלים. כדי להדגים זאת, יצרו החוקרים מאגר נתונים של חלבונים ממאות מוצרי מזון שונים וסימנו את החלבונים הייחודיים לכל פריט מזון. התוצאות היו מדהימות: השיטה אפשרה להתחקות אחר תזונתו של אדם עד לרמת הבוטנים הבודדים שנאכלו ביום מסוים. לדוגמה, כאשר ניסו את השיטה על שתי קבוצות מתנדבים בריאים, מגרמניה ומישראל, זיהו החוקרים צריכה דומה של מוצרי חיטה בשתי האוכלוסיות, אך בדגימות מגרמניה נמצאו כמויות גדולות של חלבון מבשר חזיר, בעוד בדגימות מישראל כמעט שלא היה זכר לנוכחות חזיר, אך חלבון עוף בלט בנוכחותו.
"השיטה שלנו יכולה לזהות אם מישהו שומר כשרות או מקפיד על צמחונות", אומר פרופ' אלינב בחיוך ומוסיף בנימה רצינית יותר: "השיטות המסורתיות של מעקב אחר תזונה אינן מדויקות כי הן מתבססות על דיווח עצמי. אם נדע מה אנשים אוכלים ביתר דיוק ופירוט – גם כשמדובר בארוחה מורכבת – נוכל לדעת אילו מרכיבים טובים לבריאות של כל אחד מאיתנו ואילו מזיקים".
כשנוסתה השיטה על מתנדבים גרמנים וישראלים, זיהו החוקרים בדגימות מגרמניה כמויות גדולות של חלבון חזיר, בעוד בדגימות מישראל בלט חלבון העוף
כשהם חמושים בשיטה העוצמתית שפיתחו, פנו החוקרים למפות דגימות צואה גם של אנשים עם מחלות מעי דלקתיות הידועות כמושפעות ממזון ומהרכב המיקרוביום. הם ניתחו דגימות מחולים בישראל, בגרמניה ובארה"ב וחשפו לפרטי פרטים מולקולריים את השינויים בקשרי הגומלין בין המעי למיקרוביום במחלות אלה. המחקר הוביל לגילוי עשרות חלבונים חדשים שיוכלו לשמש כמטרות לתרופות פוטנציאליות לטיפול במחלות דלקתיות אלה, שכיום אינן ניתנות לריפוי, ולפיתוח בדיקות אבחנתיות חדשות ומוצלחות הרבה יותר מהבדיקות הקיימות כיום לאבחון המחלה, סוג הדלקת במעי ומידת חומרתה.
אם לא די בכך, השיטה אפשרה גם לבדוק את השינויים בתזונה בחולי מחלת מעי דלקתית, את מידת ההיענות שלהם לדיאטות טיפוליות שניתנו להם, ואת הקשר בין ההקפדה על הדיאטה לבין השיפור בחומרת הדלקת. שימוש בשיטה בחולי צליאק למשל אפשר לגלות כי ילד שאובחן זמן קצר לפני כן עם המחלה, אינו מקפיד על דיאטה נטולת גלוטן.
"המעיים מדברים אלינו בין היתר באמצעות חלבונים המופרשים מהגוף – ה'מלים' הנפלטות יכולות לאפשר לנו להרכיב מהן משפטים ולשחזר מה רצו המעיים לומר – ואולי גם לתת להם את המענה שהם זקוקים לו", אומר פרופ' אלינב. "היכולת לדובב את המעי תסייע לחוקרים לפתח טיפולים מותאמים אישית, באמצעות מזון או תרופות, למגוון רחב של מחלות, במיוחד אלה המושפעות מהמיקרוביום, ובהן מחלות דלקתיות ומטבוליות, מחלות ממאירות ומחלות עצביות ניווניות".
