تعزيز بدائل المضادات الحيوية سباق التسلح البكتيري

لقد مر أكثر من ثمانية عقود على اكتشاف ألكسندر فليمنج للفطر الذي أنتج البنسلين – وهو انفراج في نهاية المطاف أدى الى صناعة المضادات الحيوية

المضادات الحيوية اليوم التي تبلغ قيمتها مليارات الدولارات. يبحث الباحثون الآن عن الطبيعة بقوة متجددة لطرق أخرى لمكافحة العدوى.

هناك عدد قليل من المضادات الحيوية الجديدة قيد التطوير ، وقد أدى الإفراط في استخدام المضادات الحيوية إلى تكوين سلالات مقاومة من البكتيريا الفتاكة. يقول ستيفن بيكر ، رئيس الكيمياء الطبية لمضادات الجراثيم في جلاكسو سميث كلاين في كوليدجفيل بولاية بنسلفانيا: “نحن بحاجة إلى تغيير مما لدينا”.

سوف يتحدث بيكر عن بعض البدائل للمضادات الحيوية في 2 يونيو في الاجتماع السنوي للجمعية الأمريكية للميكروبيولوجي في نيو أورليانز بولاية لويزيانا. فيما يلي بعض من العلاجات التي يستكشفها العلماء.

البكتيريا المفترسة

تسبب البكتيريا عدوى ، ولكن البعض يستطيع أيضًا محاربتها عن طريق التفريخ على الميكروبات الأخرى. بدأ العديد من الباحثين في اختبار هذه البكتيريا المفترسة في النماذج الحيوانية وثقافات الخلية.

تم العثور على أفضل الأنواع المعروفة ، Bdellovibrio bacteriovorus ، في التربة. وتهاجم البكتيريا الفريسة عن طريق دمج نفسها بين أغشية الخلايا الداخلية والخارجية للمضيف ، وتبدأ في نمو الخيوط وتكرارها.

يقول دانيال كادوري ، عالم البكتيريا في جامعة روتجرز في نيوارك بنيوجيرسي: “إن الأمر أشبه بالذهاب إلى مطعم ، وحبس الباب والبدء في الهدوء”. في نهاية المطاف ، تنفجر البكتيريا المضيفة وتطلق المزيد من البكتيريا في البيئة.

كما يدرس كادوري وآخرون الإمكانات العلاجية للبكتريا المفترسة Micavibrio aeruginosavorus. وقام فريق بإجراء هندسة هندسية للبكتريا الأمينية Escherichia coli لإنتاج الببتيدات التي تقتل Pseudomonas aeruginosa ، وهو ميكروب يسبب الالتهاب الرئوي

هذا البحث الأولي هو جذب الانتباه. أعلن برنامج الممرضات Predators التابع لوكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية الأمريكية المتقدمة ، والذي يهدف إلى علاج الجنود الذين يصابون بالعدوى في ساحة المعركة ، ما يقرب من 16 مليون دولار من المنح البحثية هذا الأسبوع إلى مجموعات تدرس البكتيريا المفترسة.

الببتيدات المضادة للميكروبات

النباتات والحيوانات والفطريات لديها نظم مناعية مختلفة إلى حد كبير ، ولكن كل ذلك يصنع الببتيدات – بروتينات صغيرة – تدمر البكتيريا. الببتيدات من المخلوقات مثل البرمائيات والزواحف ، والتي هي مقاومة غير عادية للعدوى ، يمكن أن تسفر عن علاجات جديدة.

تم عزل الببتيدات ذات النشاط المضاد للبكتيريا من الضفادع والتماسيح والكوبرا ، من بين أمور أخرى ، ويبدو أن بعضها فعال في مزارع الخلايا الظهارية وفي الجروح و في الفئران. يمكن تعديل هذه الببتيدات لزيادة قوتها ، والعديد منها في التجارب السريرية. واحد ، دعا pexiganan ، على أساس الببتيد من الجلد الضفدع ، هو الآن في المرحلة الثالثة من التجارب السريرية لعلاج قرح القدم السكري.

لكن تركيب هذه الجزيئات يمكن أن يكون مكلفاً ، وهو عقبة يجب على العلماء التغلب عليها لجلب أدوية الببتيد الجديدة إلى السوق.

استخدام العاثيات

من بين كل البدائل للمضادات الحيوية ، تم استخدام العاثيات – الفيروسات التي تهاجم البكتيريا – الأطول في العيادة. بدأ العلماء في الاتحاد السوفييتي في تطوير علاجات الفيروس في عشرينيات القرن العشرين ، وما زالت دول الاتحاد السوفياتي السابق تتبع هذا التقليد.

العاثيات لديها العديد من المزايا أكثر من المضادات الحيوية. يهاجم كل نوع نوعًا واحدًا من البكتيريا ، لذلك تترك العلاجات البكتيريا الضارة (أو المفيدة) سالمة. ولأن البكتيريا ذات وفرة في الطبيعة ، فإن الباحثين لديهم بدائل جاهزة لأي سلالة علاجية تتطور البكتيريا لمقاومتها.

تقول Mzia Kutateladze ، التي ترأس المجلس العلمي في معهد إليافا في تبليسي ، جورجيا ، إن مقاومة المضادات الحيوية تدفع بالمزيد من المرضى الغربيين إلى عيادات العلاج بالعاثيات في أوروبا الشرقية

يدرج الآن المعهد الوطني الأمريكي للحساسية والأمراض المعدية في بيثيسدا بولاية ميريلاند قوائم البكتيريا كأولوية بحثية لمعالجة أزمة المضادات الحيوية.

يخطط اتحاد شركات من المراكز الأوروبية لبدء هذا الصيف ، إجراء تجربة إكلينيكية لعلاج العاثية للعدوى المرتبطة بالحروق.

إنزيمات التحرير الجيني

تعتمد تقنية “كريسبر” ، وهي تقنية لتحرير الجينات أخذت العالم العلمي من العاصفة ، على إستراتيجية تستخدمها العديد من البكتيريا لحماية نفسها من البكتيريا. يقوم الباحثون بتحويل هذا النظام إلى نفسه ليجعل البكتيريا تقتل نفسها.

عادة ، تقوم البكتيريا باكتشاف وتدمير الغزاة مثل العاثيات عن طريق توليد تسلسل RNA قصير يتطابق مع تسلسل جيني معين في الجسم الغريب. يرشد هذا المقتطف RNA أنزيم يدعى Cas9 لقتل الغازي عن طريق قطع الحمض النووي الخاص به

يقوم العلماء الآن بتصميم تسلسلات CRISPR التي تستهدف الجينوم لبكتيريا معينة ، وبعضها يهدف إلى القضاء على مفاتيح تبديل CRISPR في الجينات البكتيرية التي تمنح المقاومة للمضادات الحيوية.

المعادن

المعادن مثل النحاس والفضة هي أقدم مضادات الميكروبات. كانوا يفضلون من قبل أبقراط في القرن الرابع قبل الميلاد كعلاج للجروح ، وكانت تستخدم في وقت سابق من قبل الملوك الفارسيين القدماء لتطهير الطعام والماء. الآن فقط بدأ الباحثون في فهم كيفية قتل المعادن للبكتيريا.

تقوم بعض المجموعات باستكشاف استخدام الجسيمات النانوية المعدنية كمعاملات مضادة للميكروبات ، على الرغم من إجراء القليل من الأبحاث على البشر. ولأن المعادن تتراكم في الجسم ويمكن أن تكون شديدة السمية ، فقد يقتصر استخدامها على المراهم الموضعية للعدوى الجلدية.

استثناء هو الغاليوم ، وهو سام للبكتيريا التي تخطئه للحديد ، ولكنه آمن بدرجة كافية في الناس ليتم اختباره كعلاج وريدي للعدوى الرئوية. هذا الصيف ، سيبدأ الباحثون في جامعة واشنطن في سياتل تجربة سريرية من المرحلة الثانية من الغاليوم في 120 مريضا يعانون من التليف الكيسي. ووجدت الدراسات التجريبية أن المعدن كان ناجحًا إلى حد ما في تكسير الأغشية الحيوية الميكروبية في الرئتين وتحسين تنفس المرضى.