Combating antimicrobial resistance with lipopeptide biosurfactant produced by newly isolated Bacillus stercosis NT5 and Bacillus subtilis NT5
تُظهر هذه الدراسة أن المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية الجديدة من نوع الليبو ببتيد (LPA2 وLPA3)، والمعزولة من سلالات بكتيريا Bacillus stercosis NT5 وBacillus subtilis NT5 المكتشفة حديثاً، تكافح بفعالية بكتيريا Staphylococcus aureus وPseudomonas aeruginosa المقاومة للمضادات الحيوية عن طريق تعطيل أغشيتها البلازمية، مما يقدم آلية بديلة واعدة للمضادات الحيوية التقليدية.
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
على مدى عقود، اعتمد العالم على ترسانة قوية من الأدوية تسمى المضادات الحيوية لعلاج العدوى التي كانت تقتل الملايين ذات يوم. عملت هذه العقاقير عن طريق استهداف أجزاء محددة من آلية البكتيريا، مثل كيفية نسخ شفرتها الوراثية أو بناء بروتيناتها. ومع ذلك، فإن البكتيريا كائنات صامدة لا تلين؛ فمع مرور الوقت، تعلمت تغيير هياكلها الداخلية لتجنب هذه الهجمات، مما جعل الأدوية القديمة عديمة الفائدة. هذه المشكلة المتنامية، المعروفة باسم مقاومة مضادات الميكروبات، تركت الأطباء مع أدوات أقل لمحاربة العدوى الخطيرة، لا سيالما تلك الناتجة عن مجموعة من البكتيريا الشرسة التي يمكنها التسلل عبر العلاجات القياسية. وقد توجه البحث عن حل جديد نحو الطبيعة نفسها، وتحديداً إلى فئة من المواد تسمى "المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية" (biosurfactants). وبخلاف المضادات الحيوية التقليدية التي تستهدف العمليات الداخلية، تعمل هذه المركبات الطبيعية مثل المنظف، حيث تهاجم الغلاف الخارجي للبكتيريا. ولأن الغلاف الخارجي جزء أساسي من بنية الخلية، فمن الصعب جداً على البكتيريا تغييره للهروب من الهجوم.
في دراسة حديثة، استكشف باحثون في معهد موتي لال نيهرو الوطني للتكنولوجيا في ألله آباد بالهند، آلية الدفاع الطبيعية هذه باستخدام نوعين محددين من البكتيريا تم عزلهما مؤخراً من البيئة. وُجد أن هاتين البكتيريتين، اللتين تم تحديدهما باسم Bacillus stercosis و Bacillus subtilis، تنتجان عوامل تنظيف فريدة خاصة بهما، والتي أطلق عليها العلماء اسم LPA2 و LPA3. وضع الفريق هدفاً متمثلاً في معرفة ما إذا كان بإمكان هذه العوامل الجديدة تفكيك الجدران الواقية لبعض أكثر أنواع البكتيريا المسببة للأمراض استعصاءً، بما في ذلك Staphylococcus aureus و Pseudomonas aeruginosa. ولاختبار ذلك، قاموا بزراعة البكتيريا في بيئات محكومة وأدخلوا العوامل الجديدة، مراقبين بدقة لمعرفة ما إذا كانت البكتيريا الضارة ستموت. استخدموا عدة طرق مختلفة للحصول على صورة واضحة: إحدى الطرق قاست مدى عتامة السائل، وأخرى استخدمت صبغة متوهجة خاصة لحصر الخلايا الميتة فقط، وطريقة ثالثة تضمنت زراعة البكتيريا على أطباق لعد الناجين. كما استخدموا مجهراً قوياً لالتقاط صور عالية الدقة للبكتيريا قبل وبعد المعالجة لرؤية ما حدث بالضبط لبنيتها الفيزيائية.
أظهرت النتائج أن هذه العوامل الجديدة كانت فعالة للغاية، لكنها تعمل بشكل أفضل ضد أنواع معينة من البكتيريا. فقد أثبت العامل المستخلص من Bacillus stercosis، المسمى LPA2، أنه سلاح قوي ضد Staphylococcus aureus، وهو سبب شائع لعدوى الجلد والدم. عند معالجة البكتيريا بهذا العامل، تضررت غشاؤها الخارجي، مما أدى إلى انفجار الخلايا وموتها. ووجد الباحثون أن كمية صغيرة جداً من هذه المادة كانت كافية لإيقاف نمو البكيريا، حيث كان التركيز الأكثر فعالية هو 0.647 ملليجرام لكل مللي لتر. وبالمثل، أظهر العامل المستخلص من Bacillus subtilis، المسمى LPA3، قوة ملحوية ضد Pseudomonas aeruginosa، وهي بكتيريا معروفة بالتسبب في عدوى شديدة في المستشفيات. كان هذا العامل أكثر قوة ضد هدفه، حيث تطلب 0.323 ملليجرام لكل مللي لتر فقط لإيقاف نمو البكتيريا بفعالية. وفي كلتا الحالتين، أكدت الصور المجهرية أن البكتيريا لم تضعف فحسب، بل تمزقت فيزيائياً، حيث انهارت جلودها الواقية وانساخت محتوياتها للخارج.
إن ما يجعل هذا الاكتشاف مهماً بشكل خاص هو كيفية اختلاف هذه العوامل عن المضادات الحيوية التي اعتاد الناس عليها. فغالباً ما تحاول العقاقير التقليدية وقف وظائف البكتيريا داخلياً، مما يسمح للبكتيريا بالتطور في نهاية المطاف ومقاومتها. في المقابل، تعمل هذه المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية الجديدة مثل المذيب، حيث تذيب الحاجز الذي يبقي البكتيريا على قيد الحياة. ولأن الغشاء الخارجي ضرورة هيكلية أساسية، فلا يمكن للبكتيريا تغييرها بسهولة لتجنب الهجوم. كما أشارت الدراسة إلى أنه بينما كانت هذه العوامل فعالة للغاية ضد البكتيريا المستهدفة، إلا أنها لم تعمل بشكل جيد ضد نوع آخر من البكتيريا يسمى Paenibacillus thiaminolyticus، مما يشير إلى أن هذه المنظفات الطبيعية انتقائية في تحديد من تهاجمه. وقارن الباحثون نتائجهم بدراسات سابقة ووجدوا أن عواملهم الجديدة تعمل بتركيزات أقل بكثير من بعض المنظفات الطبيعية الأخرى المعروفة، مما يجعلها potentially أكثر كفاءة.
تخلص الدراسة إلى أن هذه المواد المكتشفة حديثاً تقدم مساراً واعداً للمضي قدماً في مكافحة العدوى المقاومة للأدوية. ومن خلال استخدام القدرة الطبيعية لأنواع معينة من البكتيريا على إنتاج عوامل تدمير الأغشية هذه، قد يكون العلماء قد وجدوا طريقة جديدة لتجاوز المقاومة التي جعلت الأدوية القديمة تفشل. وتعد الصور التي تُظهر البكتيريا المدمرة تذكيراً صارخاً بالقوة الفيزيائية التي تمارسها هذه العوامل. وبينما لا يزال هناك حاجة لمزيد من العمل لجلب هذه النتائج إلى العيادات، فإن البحث يثبت أن الطبيعة لا تزال تمتلك أدوات قوية يمكن تسخيرها لحماية الصحة البشرية. إن قدرة LPA2 و LPA3 على تفكيك دفاعات بعض أخطر أنواع البكتيريا في العالم فيزيائياً تشير إلى أن الجيل القادم من الأدوية قد لا يبدو مثل مفتاح كيميائي، بل كقوة طبيعية من الإذابة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.