בקטריופאג'ים (או פאג'ים בקיצור) הם נגיפים שתוקפים חיידקים (הם מחדירים להם את הדנ"א שלהם, מתרבים בתוכם ואז פורצים החוצה תוך כדי הרס תאיהם), והנפוצים ביותר בטבע מבין מגוון הנגיפים. כדי להישמר מפניהם, במהלך האבולוציה פיתחו חיידקים רבים מנגנוני הגנה מתוחכמים. בעשור האחרון הבינו חוקרים שניתן לפתח מהם יישומים רפואיים לתועלת האדם. כך למשל, מנגנון ההגנה המפורסם ביותר של חיידקים, CRISPR שמו, מנטרל את הפאג'ים באמצעות חלבון שעורך את הדנ"א שלהם, ומשמש כיום במעבדות ביולוגיות לצורך עריכה גנטית (חיתוך ותיקון של מקטעי דנ"א) בבני אדם. באמצעות עריכה זו ניתן למשל לתקן תאים עם מוטציות גנטיות שגורמות למחלות כגון סרטן, או לערוך גנום של תאי מערכת החיסון של חולי סרטן כדי לשפר את מאבקם בתאים הסרטניים. עם זאת, CRISPR קיים רק אצל כ-40% מהחיידקים, ובמחקר זה רצינו לגלות מנגנוני הגנה חיידקיים נוספים שיוכלו לשמש ליישומים רפואיים. לשם כך יצרנו תוכנת מחשב שסורקת גנומים חיידקיים ומאפיינת מבחינה סטטיסטית תכונות גנטיות של מנגנוני ההגנה הידועים שלהם (כגון היכולת לרכוש דנ"א ממקור זר ולהטמיעו בגנום המקורי שלהם). באמצעות תוכנה זו בחנו יותר מ-45,000 זני חיידקים, והצלחנו לזהות עשרה מנגנוני הגנה גנטיים נגד פאג'ים שטרם התגלו בעבר. כך למשל, באחד ממנגנוני ההגנה גילינו גנים שמזוהים עם קולטן מסוג Toll-Interleukin) TIR). אזורי TIR הם חלק מהותי במערכת החיסון המולדת של בני אדם (וצמחים), וכעת אנו מבינים שגם במערך ההגנה של חיידקים נגד פאג'ים. כדי להוכיח שאכן מדובר במנגנוני הגנה, הכנסנו אותם לחיידקי מעבדה בעלי מערכת חיסון מוחלשת וחשפנו אותם לפאג'ים ולגורמי זיהום אחרים. מצאנו כי עשרת המנגנונים הגנו עליהם משמעותית – הם מנעו מהפאג'ים להתרבות בתוכם. אנחנו עדיין לא מבינים את דרך פעולתם המדויקת; לשם כך נדרשים מחקרי המשך. אנו משערים כי בדומה ל-CRISPR, הבנתם תסייע לפיתוח יישומים רפואיים. בנוסף, במפתיע, גילינו בשיטות מולקולריות מערכת ביולוגית חדשה שמאפשרת לפאג'ים לתקשר ביניהם ולהחליט באיזה אופן לתקוף חיידקים – קטלני (החדרת הדנ"א לתוך הגנום של החיידק והריגתו) או שקט (החדרת הדנ"א לתוך הגנום של החיידק מבלי להרוג אותו). מדובר בארביטריום – חלבון שפאג'ים מייצרים כאשר הם מדביקים את החיידק והורגים אותו ומאותת לפאג'ים אחרים על כך. כאשר עולה רמת הארביטריום (בעקבות הרג רב של חיידקים), הפאג'ים מפסיקים להרוג את החיידקים הנותרים ונסוגים. שכן, במצב זה, משתלם להם לשמור על מעט החיידקים שנותרו בחיים ולהתרבות בתוכם. במחקרי המשך נבדוק אם מנגנון שכזה קיים גם בנגיפים שתוקפים בני אדם, וייתכן שכך נוכל לתרום לפיתוח תרופות שמפסיקות הרס תאים אנושיים על ידם.