המיקרוביום שבמערכת העיכול שלנו - מכלול החיידקים שאנו נושאים במעיים - כבר נקשר בתופעות ובמחלות שונות, מהשמנת יתר וסוכרת ועד למחלות לב, כמו גם הפרעות נוירולוגיות וסרטן. חלק משמעותי מהמחקר בתחום ממוקד במיני החיידקים הרבים המאכלסים את המיקרוביום, במטרה לבחון אלו מהם עשויים להיות מעורבים במחלות שונות. אך מדעני מכון ויצמן למדע בחרו לבחון את התחום בדרך חדשה. במחקר חדש המתפרסם היום בכתב-העת המדעי Nature, הם שאלו: "מה אם אותו חיידק שונה בין אדם לאדם"?

ידוע זה כבר כי הרצף הגנטי של חיידקים, שלא כמו הגנום שלנו, נתון הרבה יותר לשינויים. החיידקים יכולים לאבד חלק מהגנים שלהם, להחליף גנים עם מיקרואורגניזמים אחרים, או לקבל גנים חדשים מסביבתם. לפיכך, השוואה מפורטת של הגנום של חיידקים זהים לכאורה יגלה רצפי די-אן-אי המופיעים בגנום אחד אך לא באחרים, או רצפים שמופיעים פעם אחת בגנום אחד ופעמים רבות באחרים. הבדלים אלה נקראים "וריאנטים מבניים". וריאנטים מבניים - אפילו הזעירים שבהם - עשויים לגרום להתפתחות הבדלים משמעותיים בדרכים שבהן החיידקים מקיימים קשרי גומלין עם המארחים האנושיים שלהם; וריאנט עשוי, למשל, להפוך חיידק ידידותי לפתוגני, או להקנות לו עמידות לאנטיביוטיקה.

ד"ר דוד זאבי וד"ר טל קורם, תחילה במעבדתו של פרופ' ערן סגל במכון ויצמן למדע, ומאוחר יותר בתפקידיהם הנוכחיים באוניברסיטאות רוקפלר וקולומביה, פיתחו אלגוריתמים המזהים באופן שיטתי וריאנטים מבניים במיקרוביום. החוקרים החלו בעבודה על דגימות מכ-900 נבדקים ישראלים; והצליחו לזהות יותר מ-7,000 וריאנטים. לאחר מכן, בשיתוף פעולה עם חוקרים מאוניברסיטת חרונינגן, הולנד, הם חיפשו את הווריאנטים הללו בחיידקי המעי של קבוצה גדולה של נבדקים הולנדים. מרבית הווריאנטים המבניים שזיהו בנבדקים הישראלים נמצאו גם בקרב ההולנדים, חרף ההבדלים בגנטיקה ובאורח החיים בין שתי קבוצות הנבדקים.

לאחר מכן, שאלו החוקרים אם הווריאנטים המבניים שזיהו קשורים במצבי בריאות או חולי. הם מצאו יותר מ-100 וריאנטים כאלה, שהיו קשורים בגורמי סיכון למחלות. רבים מן הקשרים נמצאו גם בקבוצה ההולנדית.

במקרה אחד, אנשים שבמיקרוביום שלהם נמצא וריאנט מסוים בגנום של אחד החיידקים, היו רזים בשישה ק"ג ובעלי מותניים צרים בארבעה ס"מ, בממוצע, מאנשים עם אותו חיידק - שלא הכיל את אותו וריאנט. בהמשך ניתחו החוקרים את הגנים המקודדים בווריאנט זה ומצאו שהוא מעניק לחיידק את היכולת הפוטנציאלית להפוך סוכרים מסוימים לחומר הקרוי בוטיראט. בוטיראט היא חומצת שומן קטנה שמריחה כמו חמאה מעופשת (שמה נגזר מהמילה היוונית העתיקה ל"חמאה"); למרות ריחה, לבוטיראט השפעות אנטי-דלקתיות מוכחות והשפעה חיובית על חילוף החומרים. יכולת זו, אומרים המדענים, עשויה לסייע להסביר את ההבדל במשקלם של נבדקים הנושאים את החיידקים בעלי הווריאנט המבני לבין אלה שאינם נושאים אותם.

הממצאים מצביעים על כך שהשיטה שפיתחה קבוצת המחקר יכולה לשמש חוקרים במאמציהם לאתר את הקשרים בין המיקרוביום, לבין הבריאות והחולי שלנו בדרכים משמעותיות שאותן מחמיצות דרכים אחרות. "הפוטנציאל האמיתי הטמון בגישה זו", אומר ד"ר זאבי, "הוא שהיא מאפשרת לנו לחפש את המנגנונים שמאחורי הקשרים שאנו מזהים".

פרופ' סגל מעריך כי ייתכן שקיימים עשרות אלפי וריאנטים מבניים בתוך המיקרוביום של מעי האדם, ולאלפים מהם עשוי להיות קשר למחלות ולגורמי סיכון למחלות. היות שההרכב של המיקרוביום מעורב בתסמונות ובהפרעות רבות ושונות, למחקר זה עשויה להיות השפעה מתמשכת על החיפוש אחר טיפולים ממוקדים יותר במחלות.