Antimicrobial Activity and Integrated In Silico Evaluation of Bioactive Constituents from Trametes versicolor against Clinically Isolated Pathogens
تُظهر هذه الدراسة أن تدعيم نشارة الخشب يعزز بشكل كبير إنتاج فطر *Trametes versicolor*، الذي يُظهر مستخلص الميثانول الخاص به نشاطاً قوياً مضاداً للميكروبات ضد مسببات الأمراض المعزولة سريرياً، مع تحديد تحليلات حاسوبية متكاملة لمكونات نشطة بيولوجياً محددة كمرشحات واعدة لاستهداف إنزيم "دي إن إيه جيروسيز ب" (DNA gyrase B) البكتيري.
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
في المعركة المستمرة ضد العدوى التي لم تعد تستجيب للأدوية القياسية، يعود العلماء إلى الطبيعة بحثاً عن حلول جديدة. فلعقود من الزمن، عرف الباحثون أن الفطريات، ولا سيما عيش الغراب (المشروم)، تنتج مجموعة واسعة من المركبات الكيميائية للدفاع عن نفسها في البرية. هذه المواد الطبيعية غالباً ما تمتلك القدرة على منع البكتيريا والميكروبات الضارة الأخرى من النمو. وقد خضع أحد هذه الفطريات، المعروف باسم فطر "ذيل الديك الرومي" (turkey tail)، لدراسات طويلة بسبب خصائصه الطبية، لكن العلماء يتعمقون الآن في تركيبته الكيميائية المحددة لإيجاد طرق جديدة لمحاربة البكتيريا المقاومة للأدوية. ويكمن التحدي في تحديد أي الجزيئات المحددة داخل الفطر هي الأكثر فعالية وفهم كيفية عملها داخل جسم الإنسان دون التسبب في ضرر. ويتطلب هذا مزيجاً دقيقاً من زراعة الفطر، واختبار مستخلصاته ضد الجراثيم الخطيرة، واستخدام نماذج حاسوبية قوية للتنبؤ بكيفية سلوك أفضل المرشحات.
لقد شرع فريق من الباحثين في نيجيريا في استكشاف هذه الإمكانات باستخدام نهج شامل يجمع بين العمل المختبري التقليدي والمحاكاة الحاسوبية المتقدمة. بدأوا بزراعة فطر ذيل الديك الرومي على نوعين مختلفين من خلطات نشارة الخشب؛ حيث كانت إحدى الخلطات بسيطة، بينما كانت الأخرى غنية بالمغذيات مثل حبوب السورغم (الذرة البيضاء) ونخالة القمح. وكانت النتائج مذهلة: فقد سمحت البيئة الغنية بالمغذيات للفطر بالنمو بشكل أسرع وإنتاج كتلة حيوية أكبر بكثير. فبينما أنتجت النشارة البسيطة ما يزيد قليلاً عن 100 جرام من الفطر الطازج، أنتجت الخلطة الغنية ما يقرب من 374 جراماً، وهي زيادة تزيد عن ثلاثة أضعاف في الحصاد. وفرت هذه الكتلة الحيوية الإضافية المادة اللازمة للمرحلة التالية من الدراسة، حيث قام الباحثون بتجفيف وطحن الفطر إلى مسحوق لاستخراج محتوياته الكيميائية.
قام الفريق بعد ذلك باختبار ثلاثة سوائل لسحب المركبات النشطة من مسحوق الفطر: الماء، والإيثانول، والميثانول. ومن المثير للاهتمام أن السائل الذي استعاد أكبر كتلة إجمالية كان الماء، ولكن مستخلص الميثانول هو الذي أثبت أنه الأكثر قوة ضد الجراثيم. اختبر الباحثون هذه المستخلصات ضد خمسة أنواع مختلفة من الممرضات المعزولة سريرياً، بما في ذلك بكتيريا شائعة مثل "المكورات العنقودية الذهبية" (Staphylococcus aureus) و"الإشريكية القولونية" (Escherichia coli)، بالإضافة إلى خميرة "الكانديدا" (Candida albicans). أظهر مستخلص الميثانول أقوى قدرة على وقف نمو هذه الميكروبات، مما خلق أكبر مناطق تثبيط في اختباراتهم. وكانت النتيجة الأكثر فعالية قد لوحظت ضد "المكورات العنقودية الذهبية"، حيث أوقف المستخلص نمو البكتيريا عبر منطقة قياسها 22.33 ملم. وقد سلط هذا الاكتشاف الضوء على أن مجرد استخراج المزيد من المواد لا يضمن المزيد من الفعالية؛ إذ إن نوع المذيب المستخدم هو الذي يحدد المركبات الكيميائية المستعادة، وفي هذه الحالة، نجح الميثانول في التقاط العوامل المضادة للميكروبات الأكثر فعالية.
لفهم ما كان موجوداً داخل مستخلص الميثانول القوي هذا، استخدم العلماء تقنية تسمى "كروماتوغرافيا الغاز - مطياف الكتلة"، والتي تفصل وتحدد الكيماويات الفردية داخل الخليط. ووجدوا مزيجاً معقداً يهيمن عليه "التربينويدات"، وهي فئة من المركبات العضوية الموجودة غالباً في النباتات والفطريات والمعروفة بنشاطها البيولوجي. وكان المركب الأكثر وفرة الذي حددوه هو جزيء أكسجيني محدد، يليه العديد من التربينات والمركبات العطرية الأخرى. ومع الحصول على هذا الملف الكيميائي، انتقل الباحثون إلى الحاسوب ليروا كيف يمكن لهذه الجزيئات المحددة أن تتفاعل مع هدف معروف في البكتيريا. وقد اختاروا التركيز على بروتين يسمى "دي إن إيه جيريز ب" (DNA gyrase B)، وهو ضروري للبكتيريا لنسخ مادتها الوراثية والانقسام. فإذا استطاع جزيء ما حجب هذا البروتين، يمكنه إيقاف تكاثر البكتيريا.
باستخدام برامج نمذجة متطورة، حاكى الفريق كيفية ملاءمة أفضل المرشحين من مستخلص الفطر للموقع النشط لهذا البروتين البكتيري. وقارنوا بين هذه المركبات الطبيعية ومضاد حيوي معروف يسمى "نوفوبيوسين" (novobiocin)، والذي يُستخدم بالفعل لعلاج العدوى. ومن بين الجزيئات المشتقة من الفطر، أظهر مركب محدد، تم تحديده بالرمز (CID 5281515)، أقوى ارتباط متوقع بالهدف البكتيري، حيث كان أداؤه قريباً جداً من الأداء المماثل للمضاد الحيوي المعتمد في المحاكاة. ولضمان أن هذا الجزيء لن يرتبط جيداً فحسب، بل سيبقى أيضاً مستقراً وآمناً، أجرى الباحثون عمليات محاكاة حاسوبية مكثفة على مدار 200 نانو ثانية. تتبعت هذه المحاكاة حركة الجزيء والبروتين بمرور الوقت، وكشفت أن المرشح الرائد حافظ على اتصال مستقر ومتسق مع الهدف، على عكس بعض الجزيئات الأخرى التي تذبذبت أو ابتعدت.
كما تحقق الدراسة أيضاً من ملف السلامة لهذه المرشحات العليا باستخدام تنبؤات حاسوبية لمعرفة كيفية امتصاصها ومعالجتها في جسم الإنسان. وأشارت النتائج إلى أن الجزيء الأكثر واعدية يمكن امتصاصه جيداً من الأمعاء، وقد يعبر حتى إلى الدماغ، مع عدم إظهار أي علامات على السمية أو القدرة على إحداث طفرات في النماذج. يشير هذا المزيج من الارتباط القوي، والاستقرار، وتنبؤات السلامة المواتية، إلى أن هذا المركب الفطري المحدد يعد مرشحاً جديراً لمزيد من التطوير. وخلص الباحثون إلى أنه بينما كان العمل المنجز حتى الآن مزيجاً من التجارب المختبرية والنمذجة الحاسوبية، فإن الأدلة قوية بما يكفي لاستحقاق الخطوة التالية: وهي عزل هذا المركب المحدد في صورة نقية واختباره مباشرة ضد البكتيريا والبروتين المستهدف في بيئة واقعية. إن هذا النهج المتكامل، بدءاً من زراعة الفطر وصولاً إلى محاكاة سلوكه الجزيئي، يقدم مساراً واضحاً وواعداً في البحث عن عوامل مضادة للميكروبات جديدة لمكافحة العدوى المقاومة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.