Bioprospecting Fermented Millet-Derived Limosilactobacillus fermentum for In Vitro Antiplasmodial Activity, Biochemical Profiling, and In Silico Characterization of Geranyl Pyrophosphate and Novel Bioactive Peptides

لا تزال الملاريا واحدة من أكثر التحديات الصحية استمراراً في العالم، وهي مرض يسببه طفيلي مجهري يغزو خلايا الدم الحمراء البشرية. وبينما أنقذت الأدوية الحديثة أرواحاً لا حصر لها، فإن الطفيلي يتطور، ويتعلم كيفية مقاومة الأدوية المصممة لقتله. وتخلق هذه المقاومة حاجة ملحة لعلاجات جديدة تعمل بطرق تختلف عن الأدوية الحالية. ويتجه العلماء بشكل متزايد نحو الطبيعة بحثاً عن هذه الحلول، وتحديداً إلى عالم البكتيريا الشاسع وغير المرئي الذي يعيش داخل طعامنا. فالعديد من الأطعمة المخمرة التقليدية، مثل المشروبات القائمة على الدخن الشائعة في غرب أفريقيا، تعج بالبكتيريا النافعة. وهذه الميكروبات لا تكتفي بحفظ الطعام فحسب؛ بل تنتج "حساءً" معقداً من المواد الكيميائية الطبيعية وقطع البروتين الصغيرة التي يمكنها محاربة الغزاة الضارين. والسؤال الذي يطرحه الباحثون هو ما إذا كانت هذه النواتج الثانوية الطبيعية، المولودة من عملية التخمر البسيطة، يمكن أن تكون المفتاح للتغلب على طفيلي الملاريا.

وفي دراسة أجريت في جامعة جوس في نيجيريا، شرع فريق من العلماء في استكشاف هذا الاحتمال باستخدام نوع محدد من البكتيريا يسمى Limosilactobacillus fermentum. وقد جمعوا عينات من مصدرين: مشروب الدخن المخمر التجاري المعروف باسم "كونو-زاكي" (Kunu-zaki)، ودفعة من الدخن قاموا بتخميرها بأنفسهم في المختبر. وكان هدفهم هو معرفة ما إذا كان بإمكان البكتيريا التي تنمو في هذه الخلطات إيقاف طفيلي الملاريا من البقاء على قيد الحياة. لم يكتفِ الباحثون بفحص البكتيريا فحًاسب؛ بل فحصوا أيضاً السائل الذي تعيش فيه البكتيريا ومحتويات الخلايا البكتيرية نفسها. ووجدوا أنه عندما خلطوا هذه المزارع البكتيرية مع دم مصاب بالملاريا، ماتت الطفيليات. ومن المثير للاهتمام أن البكتيريا قتلت الطفيلي دون إلحاق الضرر بخلايا الدم الحمراء البشرية، وهي ميزة سلامة حاسمة لأي دواء محتمل. كان السائل المحيط بالبكتيريا غنياً بحمض اللاكتيك والبروتينات، مما يشير إلى أن البكتيريا كانت تنتج بنشاط مواد تهاجم الطفيلي.

ولفهم كيف حدث هذا بالضبط، لجأ الفريق إلى عمليات محاكاة حاسوبية قوية. فقد أخذوا الشفرة الوراثية للبكتيريا التي وجدوها واستخدموها للتنبؤ ببنية قطع بروتينية صغيرة جديدة، أو "ببتيدات"، قد تنتجها البكتيريا. كما بحثوا في جزيء كيميائي محدد يسمى "جيرانيل بيروفوسفات" (geranyl pyrophosphate)، والذي تنتجه البكتيريا بشكل طبيعي. وباستخدام النمذجة المتقدمة، اختبروا كيفية تفاعل هذه الجزيئات الجديدة مع طفيلي الملاريا. يعتمد الطفيلي على ثلاثة إنزيمات محددة، تعمل مثل "المقصات الجزيئية"، لتفكيك الهيموجلوبين والتغذي عليه. وقد قام الباحثون بمحاكاة ارتباط جزيئات البكتيريا بالمواقع النشطة لهذه الإنزيمات. وأظهرت النتائج أن الببتيدات البكتيرية وجزيء "جيرانيل بيروفوسفات" يتناسبان بدقة في هذه المواقع، مما يؤدي فعلياً إلى تعطيل آلية تغذية الطفيلي. وتنبأت النماذج الحاسوبية بأن هذه الجزيئات سترتبط بقوة وتعيق قدرة الطفيلي على البقاء، مع بقائها آمنة للخلايا البشرية.

كما بحثت الدراسة في سلامة هذه العلاجات المحتملة. فقد تنبأت النماذج الحاسوبية بأن جزيء "جيرانيل بيروفوسفات" لن يسبب ضرراً للكبد أو الكلى أو القلب، وأنه سيكون قادراً على عبور الحاجز الدموي الدماغي، وهو أمر مهم لعلاج حالات الملاريا الشديدة التي تؤثر على الدماغ. كما توقعت النماذج أن تكون الببتيدات الجديدة غير سامة وغير مسببة للحساسية. ومع ذلك، تم تصنيف أحد الببتيدات كعامل محتمل للحساسية، مما يشير إلى ضرورة تعديله قليلاً قبل اعتباره صالحاً للاستخدام البشري. وقد أكد الباحثون أن البكتيريا التي عزلوها من الدخن والمشروب التجاري هي بالفعل من نفس النوع، Limosilactobacillus fermentum، وأنها تشترك في القدرة على إنتاج هذه المواد المضادة للطفيليات.

يمثل هذا العمل خطوة واعدة في البحث عن علاجات جديدة للملاريا. فقد حدد الباحثون جزيئات محددة مشتقة من بكتيريا غذائية شائعة تظهر قدرة قوية على قتل طفيلي الملاريا في المختبر. ورغم أن النتائج تستند إلى الاختبارات المختبرية والمحاكاة الحاسوبية بدلاً من التجارب البشرية، إلا أنها توفر خارطة طريق واضحة للتطوير المستقبلي. وتشير الدراسة إلى أن الكيمياء الطبيعية للأطعمة المخمرة تحتوي على موارد غير مستغلة لمحاربة الأمراض المقاومة للأدوية. ومن خلال عزل هذه المنتجات البكتيرية المحددة، أصبح لدى العلماء الآن مرشحون ملموسون لاختبارهم بشكل أكبر، مما يقربهم من فئة جديدة من الأدوية التي يمكن أن تساعد في حماية الملايين من الناس من الملاريا.