Emergence and genomic characterization of a carbapenem- and colistin-resistant Enterobacter chengduensis isolate carrying blaNDM-1 in Northeast China

تخيل العالم المجهري داخل أجسادنا كمدينة صاخبة ومزدحمة. في هذه المدينة، توجد أنواع عديدة ومختلفة من البكتيريا التي تعيش في أحياء مثل الأمعاء أو الرئتين. في معظم الأوقات، تكون هذه البكتيريا رفقاء سكن مسالمين، ولكن في بعض الأحيان، يتحول بعضها إلى مثيري مشاكل يسببون عدوى يصعب علاجها. لعقود من الزمن، امتلك الأطباء "سلاحاً فائق القوة" في ترسانتهم يسمى "الكاربابينيمات"، وهي نوع قوي من المضادات الحيوية تُستخدم عندما تفشل الأدوية الأخرى. ومع ذلك، تماماً مثل لعبة الشطرنج، تتعلم البكتيريا كيفية مواجهة هذه التحركات؛ فهي تتطور لتصبح "بكتيريا خارقة" يمكنها تجاهل هذه العقاقير. والأمر الأكثر إثارة للقلق هو أن بعض هذه البكتيريا الخارقة بدأت تتعلم تجاهل خط الدفاع الثاني المسمى "كوليستين"، والذي غالباً ما يكون الملاذ الأخير للأطباء. عندما تصبح البكتيريا مقاومة لكليهما، يشبه الأمر مجرماً وجد طريقة لكسر كل الأقفال في المدينة، مما يترك الشرطة بلا مفاتيح. هذا هو الإقليم الخطير الذي يحاول العلماء رسم خريطته: اكتشاف كيف تتغير هذه البكتيريا بالضبط، وأين تختبئ، وما هي الأدوات التي تستخدمها للبقاء على قيد الحياة.

في هذه الدراسة، اكتشف باحثون من مستشفى في شمال شرق الصين نوعاً جديداً من البكتيريا المثيرة للمشاكل لم يسبق رؤيته في تلك المنطقة من قبل. فقد وجدوا سلالة من بكتيريا تسمى "إنتيروباكتر تشينغدوينسيس" (لنطلق عليها اسم "تشينغدو") في الجهاز التنفسي لأحد المرضى. وبينما تم تحديد هذا النوع لأول مرة في عام 2015، إلا أنه لا يزال غامضاً بعض الشيء مقارنة بأقاربه الأكثر شهرة. استخدم الفريق مجهراً عالي التقنية يسمى "تسلسل الجينوم الكامل" لقراءة دليل التعليمات الكامل لهذه البكتيريا (حمضها النووي DNA). ووجدوا أن بكتيريا "تشينغدو" هذه كانت "جاسوسة خارقة" تحمل سلاحاً خطيراً: جيناً يسمى blaNDM-1. يعمل هذا الجين مثل مقص جزيئي يمكنه تقطيع وتدمير مضادات الكاربابينيم الحيوية. والأكثر إثارة للدهشة هو أن هذه البكتيريا كانت أيضاً مقاومة لـ "الكوليستين"، وهو العقار الأخير المتبقي، على الرغم من أن الباحثين لم يجدوا "أدوات فتح الأقفال" المعتادة التي تسبب عادةً تلك المقاومة.

حدد العلماء هذه البكتيريا تحديداً بأنها تنتمي إلى مجموعة عائلية تسمى ST414. وعندما قارنوا حمضها النووي مع بكتيريا أخرى من جميع أنحاء العالم، وجدوا أنها مرتبطة ارتباطاً وثيقاً بسلالات موجودة في أجزاء أخرى من الصين، مما يشير إلى أنها انتقلت أو تطورت محلياً. كانت البكتيريا بارعة في التمويه، حيث تحمل 15 جيناً مختلفاً ساعدها على مقاومة مضادات حيوية متنوعة، بما في ذلك تلك المستخدمة لعلاج أمراض المعدة والمسكنات. ومع ذلك، لم تكن منيعة؛ فقد اختبر الباحثون هذه البكتيريا ضد جيل جديد من الأدوية ووجدوا أنها لا تزال عرضة لبعض الأدوية المحددة، بما في ذلك عقار يسمى "سيفيديروكول" ومزيج من "أزتريونام وآفيفاكتام". كما كانت لا تزال حساسة لـ "أميكاسين" و"تيجيسيكلين".

أحد أكثر الأجزاء إثارة للاهتمام في القصة هو كيف أصبحت البكتة مقاومة لـ "الكوليستين". عادةً، تحمل البكتيريا جيناً محدداً (مثل mcr) يعمل كدرع ضد الكوليستين، ولكن عندما فحص العلماء الحمض النووي لبكتيريا "تشينغدو"، وجدوا أن هذا الدرع مفقود. كما تحققوا أيضاً من المشتبه بهم المعتادين لأنواع أخرى من المقاومة ولم يجدوا شيئاً. وهذا يشير إلى أن البكتيريا قد تكون تستخدم خدعة سرية وخفية—رب الله تغيير في كيفية تحكمها في آلياتها الداخلية الخاصة—وهو أمر لم يفهمه العلماء تماماً بعد. ويشتبهون في أن الجين الخطير blaNDM-1 يركب على قطعة صغيرة دائرية من الحمض النووي تسمى "بلازميد"، والتي تعمل مثل ذاكرة تخزين USB يمكن للبكتيريا تبادلها مع بعضها البعض لمشاركة "قواها الخارقة". ومع ذلك، نظرًا لأن الحمض النووي كان متكرراً وفوضوياً للغاية، لم يستطع العلماء رؤية ذاكرة الـ USB بأكملها بوضوح؛ لقد عرفوا فقط أن الملف الخطير موجود هناك.

تخلص الدراسة إلى أنه على الرغم من أن هذه البكتيريا خصم قوي، إلا أنها لم تنتصر في الحرب بعد. فهي لا تزال عرضة لبعض الأدوية الرئيسية، مما يعطي الأطباء فرصة للقتال. ويحذر الباحثون من أنه نظراً لإمكانية العثور على هذه البكتيريا في كل من البشر والبيئة، فقد تكون منتشرة بطرق لا نفهمها تماماً. ويقترحون أننا بحاجة إلى مراقبة هذه البكتيريا عن كثب في المستشفيات والبيئة لمنعها من أن تصبح مشكلة أكبر. يضيف هذا الاكتشاف فصلاً جديداً لفهمنا لكيفية تطور هذه المدن المجهرية، مذكراً إيانا بأن المعركة ضد البكتيريا الخارقة هي سباق مستمر بين العلم والطبيعة.