Leveraging genomes and metagenome-assembled genomes unveils novel diversity and transmission between public transport and clinical settings in Acinetobacter
تُظهر هذه الدراسة أن دمج الجينومات المجمعة من الميتاجينوم (MAGs) المستخرجة من أنظمة النقل العام مع العزلات السريرية يكشف عن تنوع واسع غير معترف به وأدلة على انتقال أنواع متعددة من بكتيريا الراكدة (*Acinetobacter*)، مما يسلط الضوء على الدور الحاسم للجينومات المجمعة من الميتاجينوم في المراقبة الجينومية للبيئات التي صنعها الإنسان وتداعياتها على الصحة العامة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
البكتيريا موجودة في كل مكان، تعيش في التربة والمياه وعلى جلودنا، لكن العلماء درسوها تقليدياً عبر استزراعها في أطباق "بتري" داخل المختبرات. هذه الطريقة تعمل بشكل جيد مع بعض أنواع البكتيريا، لكنها تفشل مع أنواع أخرى كثيرة يصعب أو يستحيل استزراعها خارج بيئتها الطبيعية. ونتيجة لذلك، أصبح فهمنا للعالم الميكروبي منحازاً نحو الأنواع القليلة التي تزدهر في الطبق، مما ترك فجوات واسعة في معرفتنا بالبقية. ولملء هذه الفجوات، يستخدم الباحثون الآن تقنية تسمى "الميتاجينوميات" (metagenomics)، والتي تتضمن قراءة المادة الوراثية مباشرة من العينات البيئية دون الحاجة لاستزراع الكائنات أولاً. ومن خلال تجميع هذه الشظايا الجينية، يمكنهم إعادة بناء الجينومات الكاملة لبكتيريا لم تُشاهد من قبل. هذا النهج مهم بشكل خاص لتتبع كيفية انتقال البكتيريا بين البيئات المختلفة، مثل الانتقال من العالم الخارجي إلى المستشفيات، وفهم كيفية اكتسابها القدرة على مقاومة المضادات الحيوية، وهو تهديد متزايد للصحة العامة.
لقد وضع فريق من الباحثين هدفاً لاستكشاف ركن محدد ومهمش من هذا العالم الميكروبي: أنظمة النقل العام في المدن حول العالم. وبينما تُعرف المستشفيات بأنها مستودعات للبكتيريا الخطيرة، لم يكن من الواضح ما إذا كانت نفس الكائنات تختبئ أيضاً في مترو الأنفاق والحافلات والقطارات، وما إذا كانت تنتقل بين هذه المساحات العامة والمرافق السريرية. قام العلماء بتحليل البيانات الجينية من 15 مشروعاً مختلفاً تغطي 128 مدينة في 19 دولة، بما في ذلك مراكز رئيسية مثل نيويورك ولندن وطوكيو. ومن هذه العينات، أعادوا بناء 839 جي نوماً جزئياً، تُعرف باسم "الجينومات المجمعة من الميتاجينوم" (metagenome-assembled genomes)، والتي تمثل المخططات الجينية للبكتيريا التي تعيش في أنظمة النقل هذه. وقد ركزوا تحليلهم التفصيلي على 269 جي نوماً عالي الجودة، تنتمي لأكثر من 20 نوعاً من جنس بكتيري يسمى "أسينيتوباكتر" (Acinetobacter). وبينما يشتهر نوع واحد، وهو Acinetobacter baumannii، بالتسبب في عدوى المستشفيات، وجد الباحثون أن أنظمة النقل العام كانت تهيمن عليها خمسة أنواع أخرى أقل دراسة، وهي: A. nosocomialis، و A. ursingii، و A. radioresistens، و A. schindleri، و A. variabilis.
كشفت الدراسة أن هذه البكتيريا في وسائل النقل العام ليست مجرد زوار عشوائيين؛ بل تمثل تنوعاً غنياً كان مخفياً في السابق. وعندما قارن الباحثون التركيبة الجينية للبكتيريا الموجودة في مترو الأنفاق مع تلك الموجودة في المستشفيات، اكتشفوا أن بكتيريا المترو أضافت قدراً كبيراً من التنوع الجيني الجديد. وبالنسبة لبعض الأنواع، بما في ذلك A. variabilis، أدى إدراج هذه الجينومات المستخرجة من وسائل النقل إلى زيادة التنوع الجيني المعروف بنسبة تزيد عن 90 بالمائة. علاوة على ذلك، حملت هذه البكتيريا آلاف الجينات التي لم تُشاهد قط في النسخ المستزرعة مخبرياً من نفس الأنواع. وهذا يشير إلى أنه بالاعتماد فقط على البكتيريا التي يمكن استزراعها في طبق، يغفل العلماء جزءاً كبيراً من "الأدوات الجينية" التي تمتلكها هذه الكائنات. وأظهر التحليل أنه بالنسبة لأربعة من الأنواع الخمسة المدروسة، كانت البكتيريا الموجودة في وسائل النقل العامة متطابقة جينياً تقريباً مع تلك الموجودة في المستشفيات، مع عدم وجود انفصال جيني واضح بين البيئتين. وهذا يشير إلى أن هذه البكتيريا تتحرك بحرية بين أنظمة النقل في المدينة والمرافق الطبية، ويحملها الركاب والموظفون على الأرجح.
وبعيداً عن مجرد تتبع مصدر هذه البكتيريا، بحث الباحثون في أنواع جينات مقاومة المضادات الحيوية التي تحملها هذه الكائنات. ووجدوا أن البكتيريا في وسائل النقل العام تحمل جينات يمكن أن تجعلها مقاومة للأدوية القوية، بما في ذلك الجينات التي تحمي ضد أدوية السلفا والأمينوغليكوزيدات. ومع ذلك، سلطت الدراسة الضوء أيضاً على قصور في الطريقة التي يبحث بها العلماء عادةً عن جينات المقاومة هذه. فعندما نظر الباحثون في الجينومات المعاد بناؤها فقط، وجدوا جينات مقاومة أقل بكثير مما وجدوه عند استخدام طريقة مختلفة قامت بمسح العينة البيئية بأكملها ثم مطابقة النتائج مع الجينومات البكتيرية المعروفة. وقد كشف هذا النهج البديل عن جينات مقاومة أكثر بسبعة أضعاف في بعض الحالات. وتشير النتائج إلى أنه بينما تعد الجينومات المعاد بناؤها ممتازة لفهم التاريخ التطوري وتنوع البكتيريا، إلا أنها قد تقلل من التقدير الكامل لمدى تهديد مقاومة المضادات الحيوية. وفي بعض الأنواع، كانت ملفات المقاومة لبكتيريا وسائل النقل غير قابلة للتمييز عن تلك الموجودة في المستشفيات، بينما كانت هناك فروق واضحة في أنواع أخرى. وفي نهاية المطاف، يوضح هذا العمل أن أنظمة النقل العام هي مراكز نشطة للتنوع البكتيري والانتقال، وأن الجمع بين طرق إعادة البناء الجيني الجديدة والتحليل التقليدي أمر ضروري للحصول على صورة كاملة للمخاطر التي تشكلها هذه الركاب غير المرئيين على صحة الإنسان.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.