Bioprospecting the Cultivable Bacteria Associated with Trididemnum maragogi from the Saint Peter and Saint Paul’s Archipelago (Brazil) for Bioactive Metabolites
تُظهر هذه الدراسة أن كيسيات "تريديديم نوم ماراغوجي" (Trididemnum maragogi) والبكتيريا القابلة للاستزراع المرتبطة بها من أرخبيل سانت بيتر وسانت بول هي مصدر غني بالمستقلبات النشطة بيولوجياً الجديدة، لا سيما من سلالات "ميكرومونوسبورا" (Micromonospora) و"سالينيسبورا" (Salinispora)، والتي تُظهر نشاطاً قوياً مضاداً لتكاثر الخلايا وتضم عناقيد جينية متنوعة للتخليق الحيوي.
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 أعماق المحيط، حيث يتلاشى ضوء الشمس ويزداد الضغط، تجد الحياة سبيلاً للازدهار في شراكات غير متوقعة. ومن بين أنجح هذه الشراكات هي العلاقات بين الحيوانات البحرية والبكتيريا المجهرية التي تعيش عليها أو بداخلها. لعقود من الزمن، عرف العلماء أن هذه الجيران الصغار ليسوا مجرد ركاب؛ بل هم غالباً المصانع الحقيقية وراء المركبات الكيميائية القوية الموجودة في الكائنات البحرية. إن العديد من الأدوية التي نستخدمها اليوم، وخاصة تلك التي تحارب السرطان، اكتُشفت في الأصل في حيوانات بحرية مثل "القميدات" (sea squirts)، لكن المزيد من الأبحاث كشفت أن البكتيريا التي تعيش داخلها هي في كثير من الأحيان هي من يصنع تلك العقاقير بالفعل. وقد أدى هذا الإدراك إلى تحويل التركيز في اكتشاف الأدوية نحو العالم المجهري، حيث يبحث الباحثون عن هياكل كيميائية جديدة يمكن أن تصبح الجيل القادم من العلاجات المنقذة للحياة.
في ركن ناءٍ من المحيط الأطلسي، بعيداً عن البر الرئيسي للبرازيل، تقع مجموعة صغيرة من الجزر البركانية تُعرف باسم أرخبيل سانت بيتر وسانت بول. هذا الموقع المعزول هو موطن لنوع فريد من "القميدات"، وهو حيوان صغير ثابت يفلتر الماء بحثاً عن الغذاء. سافر فريق من الباحثين إلى هذا الأرخبيل لجمع عينات من هذا النوع المحدد من "القميدات"، الذي ينمو في بقع مسطحة كبيرة على قاع الصخور البحرية. لم يكن هدفهم دراسة الحيوان نفسه، بل استقصاء مجتمع البكتيريا الذي يعيش على سطحه. أرادوا معرفة ما إذا كانت هذه الميكروبات قادرة على إنتاج مواد كيميائية قادرة على وقف نمو الخلايا السرطانية، وهي خاصية تُعرف بالنشاط المضاد للتكاثر (antiproliferative activity).
أحضر العلماء عيناتهم إلى المختبر وبدأوا العمل البطيء لفصل البكتيريا عن أنسجة "القميد". وضعوا كميات ضئيلة من مادة الحيوان المسحوقة على أنواع مختلفة من الأطباق الغنية بالمغذيات، منتظرين نمو البكتيريا لتصبح مستعمرات مرئية. وعلى مدار عدة أشهر، أسفرت هذه العملية عن خمسين سلالة بكتيرية متميزة. ثم حدد الباحثون نوع البكتيريا التي وجدوها من خلال قراءة شفرة جينية محددة مشتركة بين جميع الكائنات الحية. واكتشفوا مزيجاً متنوعاً من الميكروبات، بما في ذلك مجموعات معروفة بقدرتها على إنتاج أدوية معقدة، مثل "العصوية" (Bacillus) وعدة أنواع من "الأكتينوميسيتات" (actinomycetes)، وهي بكتيريا مشهورة بصناعة المضادات الحيوية.
ولاختبار مدى فائدة هذه البكتيريا، قام الفريق بتنميتها في مزارع سائلة واستخلصوا المواد الكيميائية التي تنتجها. ثم عرضوا هذه المستخلصات على نوعين مختلفين من خلايا السرطان البشرية في طبق مخبري: أحدهما من سرطان الجلد الميلانيني، والآخر من سرطان القولون. كانت النتائج واعدة؛ فقد أوقفت العديد من المستخلصات البكتيرية نمو الخلايا السرطانية، وأظهر بعضها تأثيرات قوية بشكل خاص. جاءت أنجح المستخلصات من بكتيريا تنتمي إلى مجموعتي "الميكرومونوسبورا" (Micromonospora) و"سالينوسبورا" (Salinispora). كانت هذه السلالات المحددة قادرة على قتل أو إيقاف نمو الخلايا السرطانية بتركيزات منخفضة جداً، مما يشير إلى أنها تنتج أسلحة كيميائية قوية.
ومع ذلك، فإن معرفة أن البكتيريا تقتل الخلايا السرطانية ليست سوى الخطوة الأولى. كان على الباحثين فهم المواد الكيميائية المسؤولة عن ذلك. استخدموا تقنية متطورة تفصل وتحدد الجزيئات بناءً على وزنها وهيكلها. سمحت لهم هذه الطريقة بإنشاء خريطة للمواد الكيميائية الموجودة في المستخلصات. ووجدوا أن بعض المستخلصات النشطة تحتوي على عائلات معروفة من المركبات، مثل "الستاوروسبورين" (staurosporines) و"الريفاميسين" (rifamycins)، وهي مركبات معروفة بالفعل بخصائصها المضادة للسرطان. ومع ذلك، كانت النتيجة الأكثر إثارة هي أن الغالبية العظمى من الإشارات الكيميائية التي رصدوها لم تتطابق مع أي شيء في قواعد البيانات الموجودة. فكانت نسبة خمسة وتسعين بالمائة تقريباً من المواد الكيميائية الموجودة مجهولة تماماً للعلم، مما يمثل تنوعاً كيميائياً خفياً لم يسبق رؤيته من قبل.
وللتعمق في هذا الغموض، اختار الفريق واحدة من أكثر البكتيريا نشاطاً، وهي سلالة من "الميكرومونوسبورا"، وقاموا بتسلسل شفرتها الجينية الكاملة. كشفت هذه الخريطة الجينية أن البكتيريا تمتلك عشرين عنقوداً جينياً متميزاً مخصصاً لصنع جزيئات معقدة. وبينما تطابقت بعض هذه العناقيد الجينية مع مسارات معروفة لصنع المضادات الحيوية أو غيرها من الأدوية، بدا أن العديد منها جديد تماماً. أشارت المخططات الجينية إلى أن البكتيريا لديها القدرة على إنتاج مجموعة واسعة من المركبات، بما في ذلك بعض المركبات التي لم توصف من قبل. وقد أكد هذا أن البكتيريا لا تصنع فقط المواد الكيميائية القليلة المعروفة التي رصدها الباحثون، بل من المرجح أنها تقوم بتخليق مجموعة أوسع بك much من المواد الجديدة.
يخلص البحث إلى أن "القميدات" في أرخبيل سانت بيتر وسانت بول، والبكتيريا التي تعيش معها، تعد مصدراً غنياً وغير مستكشف إلى حد كبير للأدوية الجديدة. ورغم أن الباحثين لم يعزلوا دواءً واحداً جديداً في هذه الدراسة المحددة، إلا أنهم أثبتوا أن هذه الجزر المحيطية النائية تحتضن مجتمعات ميكروبية قادرة على إنتاج مجموعة هائلة من المواد الكيميائية الفريدة. يسلط هذا العمل الضوء على قيمة النظر إلى ما وراء الحيوان نفسه، والالتفات إلى الشركاء المجهريين الذين يعيشون بداخله. ومن خلال الجمع بين دراسة الجينات البكتيرية وتحليل نتاجها الكيميائي، يمكن للعلماء التنقل بشكل أفضل في "المادة المظلمة" للمحيط — وهي ملايين الجزيئات المجهولة التي تنتظر الاكتشاف. يوفر هذا النهج مساراً قوياً نحو إيجاد الجيل القادم من العلاجات لأمراض مثل السرطان، والمتجذرة في التنوع البيولوجي لأكثر الأنظمة البيئية عزلة في العالم.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.