אופי גנומי של זני Escherichia coli עמידים לריבוי אנטיביוטיקות שזוהו בחולים עם זיהום בדרכי השתן במצרים

מדוע הזיהומים העיקשים הללו חשובים

זיהומים בדרכי השתן הם בין הסיבות השכיחות ביותר שבהן אנשים פונים לבתי חולים ולמרפאות. רבים מהם נגרמים על ידי החיידק Escherichia coli ובדרך כלל ניתנים לטיפול בעזרת אנטיביוטיקה סטנדרטית. אך ברחבי העולם, ובכלל זה במצרים, חלק מזני ה‑E. coli הפכו לעמידים כלפי תרופות עד כדי כך שרופאים מצאו עצמם עם פחות אפשרויות טיפול. מחקר זה בוחן באופן גנומי שני זנים קשים לטיפול ממטופלות במצרים כדי להבין כיצד הם מתגברים על מספר תרופות וכמה בקלות עשויה להתפשט העמידות שלהם.

שתי מטופלות, שני פתוגנים מסוכנים

החוקרים התמקדו בשני זני E. coli, שכונו UPE7 ו‑UPE139, שבודדו מאחיות עם זיהומי דרכי שתן בבית חולים במנסורה, מצרים. בבדיקות מול מגוון רחב של אנטיביוטיקות, שני הזנים עמדו ברוב התרופות שהיו בשימוש הרפואי הרגיל, כולל מספר תרופות שנחשבות לקו אחרון. הם הראו עמידות לפניצילינים וצפלוספורינים מקובלים, לקרבפנמים חזקים, לפלואורוקינולונים נפוצים ולכיתות תרופות נוספות. דפוס זה ממקם אותם בקטגוריית החיידקים העמידים לריבוי תרופות, מה שהופך את הטיפול בזיהומים למורכב ויקר ומגביר את הסיכון לסיבוכים.

קריאת ספר ההוראות בדנ״א של החיידק

כדי להבין כיצד הזנים הללו הפכו לקשים כל כך, הצוות ריצף את הגנום המלא שלהם באמצעות טכנולוגיות הדור הבא של DNA. לאחר מכן השתמשו בכלים ממוחשבים ייעודיים לסרוק את הגנומים אחר גנים הקשורים לעמידות לאנטיביוטיקה ותכונות המסייעות לפתוגניות. בשני הזנים נמצאו מספר רב של גנים תואמי‑התנהגות שנצפו במעבדה. למשל, הם נשאו מספר גני "בטא‑לקטמאז" המפרקים אנטיביוטיקות מרכזיות, כמו גם גנים המגנים מפני תרופות כגון אמינוגליקוזידים, טטראציקלינים, מקרולידים, סולפונאמידים וטרימטופרים. שינויים באנזימים מרכזיים המטפלים בדנ״א, שהם היעד של תרופות פלואורוקינולון, התאימו לעמידות החזקה שלהם ללוואופלוקסצין. שניהם גם נשאו אופראון הידוע כמשנה את המעטפת החיצונית שלהם באופן המחליש את פעולת אנטיביוטיקות פולימיקסין.

עוזרים נסתרים שמפיצים עמידות

מעבר לגנים בודדים של עמידות, המחקר מדגיש את כלי הגנום הניידים הנושאים תכונות אלה. רבים מהגנים עמדו ליד אלמנטים גנטיים ניידים כגון רצפים חודרים (insertion sequences) וטרנספוזונים — יחידות DNA קטנות היכולות לקפוץ בין מיקומים — וכמו כן על פלסמידים, מולקולות DNA מעגלית שחיידקים מחליפים ביניהם. לדוגמה, גן בטא‑לקטמאז רחב‑ספקטרום נפוץ, CTX‑M‑15, נקשר לאלמנטים ניידים אלה בשני הזנים, בעוד ש‑UPE139 נשא גם את OXA‑244, אנזים המפרק קרבפנמים, שמשולב בין מקטעי DNA נודדים על הכרומוזום. סוגי הפלסמידים שנמצאו כאן נקשרו במקומות אחרים לאשכולות של גני עמידות, מה שמעלה חשש כי זנים אלה עשויים להעביר את ההגנות שלהם לחיידקים אחרים בבתי חולים ובקהילה.

כלים לזיהום ולהישרדות

הניתוח הגנטי גילה גם תכונות רבות המסייעות לזני E. coli הללו להתנחל במערכת השתן ולפגוע ברקמות המארחות. גם UPE7 וגם UPE139 נשאו מבנים דביקים מרובים המאפשרים להם להיצמד לתאים וליצור ביופילמים — קהילות מגן הקשות יותר להיפטר על ידי תרופות ומערכת החיסון. הם קודדו לרעלן כגון המוליזין, היכול לפגוע בתאי מארח, ולמערכות לכידת ברזל שמאפשרות לחיידק לשגשג בסביבה דלת‑ברזל של הגוף. UPE139, במיוחד, נשא גנים נוספים מקושרים ליצירת קפסולה, לחדירה ולהתחמקות מהמערכת החיסונית, מה שמרמז על יכולת מיוחדת להתמיד ולהתפשט בתוך מטופלות.

מה משמעות הדבר למטופלים ולרופאים

על ידי שילוב של בדיקות רגישות לתרופות מסורתיות עם ריצוף גנומי מלא, מחקר זה מראה כיצד מספר קטן של גנים ואלמנטים ניידים יכולים להפוך חיידקי שתן שכיחים לפתוגנים עמידים מאוד. הוא גם חושף שתכונות מסוכנות אלה מצויות במקטעי DNA המתאימים להעברה לזנים אחרים, מה שמגביר את הסיכון להתפשטות מקומית ואזורית רחבה יותר. עבור מטופלים, המשמעות היא שחלק מהזיהומים הנפוצים עלולים להיעשות קשים יותר לריפוי. עבור קלינאים ורשויות בריאות, העבודה מדגישה את הצורך במעקב גנומי מתמשך, שימוש זהיר באנטיביוטיקה ולימוד רחב יותר של עוד רבות דגימות כדי לעקוב אחרי שורות בעלות סיכון גבוה, לחדד הנחיות טיפול ולעצור את התקדמות העמידות.

ציטוט: El Halfawy, N.M., Gouda, M.K., Elgayar, F.A. et al. Genomic characterization of multidrug-resistant Escherichia coli strains identified from patients with urinary tract infection in Egypt. Sci Rep 16, 8958 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40536-0

מילות מפתח: עמידות לאנטיביוטיקה, זיהום בדרכי שתן, Escherichia coli, ריצוף גנומי, אלמנטים גנטיים ניידים