تصاعدت مقاومة المضادات الحيوية بسرعة في السنوات الأخيرة، وتحولت إلى حالة طوارئ صحية عالمية خطيرة. تتكيف البكتيريا المسببة للأمراض باستمرار، وتجد طرقًا جديدة للبقاء على قيد الحياة مع العلاجات التي كانت تقضي عليها في السابق. ونتيجة لذلك، تنتشر المزيد من “الجراثيم الخارقة” المقاومة للأدوية، وتشير التوقعات إلى أنها قد تكون مسؤولة عن أكثر من عشرة ملايين حالة وفاة في مختلف أنحاء العالم كل عام بحلول عام 2050.
غالبًا ما تزدهر هذه البكتيريا الخطيرة في المستشفيات، ومرافق معالجة مياه الصرف الصحي، وعمليات تربية الماشية، والمزارع السمكية. واستجابة لهذا التهديد المتزايد، يلجأ العلماء إلى التقنيات الجينية المتقدمة. يستخدم الباحثون في جامعة كاليفورنيا سان دييغو الآن أدوات قوية جديدة لتحرير الجينات لمواجهة مقاومة المضادات الحيوية بشكل مباشر.
استراتيجية كريسبر لمحرك الجينات تستهدف المقاومة
تعاون البروفيسوران إيثان بير وجوستين ماير من كلية العلوم البيولوجية بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو لإنشاء طريقة جديدة لإزالة سمات المقاومة من المجموعات البكتيرية. ويعتمد نهجهم على تحرير الجينات بتقنية كريسبر، ويستعير المفاهيم من محركات الجينات، التي تُستخدم في الحشرات لمنع انتشار السمات الضارة، مثل الطفيليات التي تحمل الملاريا.
قام الفريق بتطوير الجيل الثاني من نظام الوراثة النشطة (Pro-AG) المسمى pPro-MobV. تم تصميم هذه التكنولوجيا المحدثة لتنتشر عبر المجتمعات البكتيرية وتعطيل الجينات التي تجعلها مقاومة للمضادات الحيوية.
وقال بيير، عضو هيئة التدريس في قسم علم الأحياء الخلوي والتنموي: “مع pPro-MobV، جلبنا التفكير في محرك الجينات من الحشرات إلى البكتيريا كأداة للهندسة السكانية”. “باستخدام هذه التكنولوجيا الجديدة المستندة إلى كريسبر، يمكننا أخذ عدد قليل من الخلايا والسماح لها بالتحرك لتحييد الواقع المعزز في مجموعة كبيرة من السكان المستهدفين.”
كيف يستعيد الكاسيت الجيني حساسية المضادات الحيوية
بدأ الأساس لهذا العمل في عام 2019، عندما تعاون مختبر بيير مع فريق البروفيسور فيكتور نيزيت (كلية الطب بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو) لتصميم نظام Pro-AG الأصلي. وقد أدخلت هذه النسخة السابقة شريطًا وراثيًا إلى البكتيريا، مما سمح لها بنسخ نفسها بين الجينومات البكتيرية وإيقاف الجينات المقاومة للمضادات الحيوية.
يستهدف هذا الكاسيت على وجه التحديد جينات المقاومة المحمولة على البلازميدات، وهي جزيئات دائرية صغيرة من الحمض النووي تتكاثر داخل الخلايا البكتيرية. ومن خلال إدخال نفسها في هذه البلازميدات، يعطل الكاسيت جينات المقاومة ويجعل البكتيريا عرضة للمضادات الحيوية مرة أخرى.
ينتشر من خلال الأغشية الحيوية والتزاوج البكتيري
اقرأ أيضًا...
ويتوسع نظام pPro-MobV الأحدث في هذا المفهوم باستخدام النقل الزواجي، وهي عملية مشابهة للتزاوج البكتيري، لنقل مكونات كريسبر من خلية إلى أخرى. وفقًا للنتائج المنشورة في مجلة Nature Journal npj Antiميكروبات والمقاومة، أثبت الباحثون أن النظام يمكنه الانتقال عبر قناة تزاوج طبيعية تتشكل بين البكتيريا، وتوزيع العناصر المعطلة للمقاومة بين المجموعات السكانية.
والأهم من ذلك، أن الفريق أظهر أن هذه الطريقة تعمل داخل الأغشية الحيوية. الأغشية الحيوية عبارة عن مجتمعات كثيفة من الميكروبات التي تلتصق بالأسطح ومن الصعب جدًا إزالتها باستخدام طرق التنظيف القياسية. إنهم يشاركون في معظم حالات العدوى الخطيرة ويساعدون البكتيريا على البقاء على قيد الحياة أثناء العلاج بالمضادات الحيوية من خلال تشكيل حاجز وقائي يحد من مدى سهولة اختراق الأدوية. ولهذا السبب، يمكن أن يكون للنهج الجديد تطبيقات مهمة في المستشفيات، وجهود التنظيف البيئي، وهندسة الميكروبيوم.
وقال بير: “إن سياق الأغشية الحيوية لمكافحة مقاومة المضادات الحيوية له أهمية خاصة لأن هذا هو أحد أكثر أشكال النمو البكتيري تحديًا للتغلب عليه في العيادة أو في البيئات المغلقة مثل أحواض المزارع المائية ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي”. “إذا تمكنت من تقليل انتشار المرض من الحيوانات إلى البشر، فقد يكون لديك تأثير كبير على مشكلة مقاومة المضادات الحيوية، حيث من المقدر أن نصفها تقريبًا يأتي من البيئة.”
إقران كريسبر مع العاثيات
واكتشف الباحثون أيضًا أن عناصر نظامهم الجيني النشط يمكن نقلها عن طريق فيروسات البكتيريا التي تصيب البكتيريا بشكل طبيعي. وقد تم بالفعل تصميم العاثيات لمحاربة مقاومة المضادات الحيوية عن طريق تجاوز الدفاعات البكتيرية وتوصيل المواد الجينية المعطلة إلى الخلايا. ويتصور الفريق أن تعمل تقنية pPro-MobV جنبًا إلى جنب مع هذه العاثيات المُصممة لتعزيز التأثير.
وكإجراء وقائي إضافي، يمكن أن تتضمن المنصة عملية تعرف باسم الحذف القائم على التماثل، والتي تسمح للعلماء بإزالة الكاسيت الجيني المدرج إذا لزم الأمر.
وقال ماير، الأستاذ في قسم البيئة والسلوك والتطور، الذي يدرس التكيفات التطورية للبكتيريا والفيروسات: “إن هذه التكنولوجيا هي إحدى الطرق القليلة التي أعرفها والتي يمكنها عكس انتشار الجينات المقاومة للمضادات الحيوية، بدلاً من مجرد إبطاء انتشارها أو التعامل معه”.
المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily
