کشف ابزاری برای مقابله با ابر میکروب ها در اعماق کویر

در شمال چین، جایی که صحرای گبی با فلات تبت تلاقی می کند، گستره وسیعی از تپه های شنی، کوه ها و صخره های برهنه وجود دارد. زمستان‌های اینجا طولانی و خشن است و دمای آن تا منفی 25 درجه سانتی‌گراد و بارندگی بسیار کم است که تنها گونه‌هایی که به خوبی با این شرایط سازگار هستند می‌توانند زنده بمانند.

ده ها سال است که محققان در این منطقه به دنبال حیاتی بوده اند که بتواند در این محیط سخت و نامطلوب زنده بماند. آنها اخیراً به دنبال چیز خاصی هستند. دانشمندان بر این باورند که ارگانیسم هایی که در محیط های شدید زندگی می کنند می توانند به مبارزه با تهدید فوری و رو به رشد باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک کمک کنند.

بر اساس اولین ارزیابی جامع از تأثیر عفونت های باکتریایی مقاوم به دارو، که در اوایل سال جاری منتشر شد، باکتری های مقاوم به دارو به طور مستقیم باعث بیش از یک میلیون مرگ در سال 2019 شدند و در مرگ چندین میلیون نفر دیگر نقش داشتند.

یکی از راه‌های مقابله با این تهدید، یافتن آنتی‌بیوتیک‌های جدید است (موادی که باکتری‌ها هیچ شانسی برای مقاوم شدن در برابر آن ندارند) و باکتری‌ها خود منبع خوبی برای آنها هستند.

بسیاری از داروهایی که امروزه استفاده می کنیم، موادی هستند که باکتری ها برای محافظت از خود در برابر سایر میکروب ها تولید می کنند. به همین دلیل است که تحقیقات زیادی بر روی یافتن باکتری های جدید با خواص ضد میکروبی متمرکز شده است. به همین دلیل است که دانشمندان به صحرا رفته اند. پل دایسونمیکروبیولوژیست دانشکده پزشکی دانشگاه سوانسی در بریتانیا می گوید: «این ایده وجود دارد که هر چه شرایط نامطلوب تر باشد، ارگانیسم های موجود در آنجا باید بیشتر تکامل یافته و سازگار شوند. طبق این نظریه، جایی که شرایط سخت به معنای رقابت قوی برای بقا است، باکتری هایی را خواهید یافت که دفاع قوی تری در برابر رقبای خود ایجاد می کنند.

در اعماق صحرا، دایسون و همکارانش در آکادمی علوم چین گونه‌ای از باکتری را کشف کردند که ویژگی خاصی دارد که می‌تواند فرآیند کشف آنتی‌بیوتیک را متحول کند.

در سال 2013، همکاران چینی دایسون یک گونه ناشناخته از باکتری Streptomyces را در نمونه های جمع آوری شده از صحرای جنوبی گوبی در منطقه ای به نام فلات آلشا شناسایی کردند. پس از تعیین توالی ژنوم باکتری، آنها کشف کردند که باکتری جدید نه تنها آنتی بیوتیک هایی تولید می کند که باکتری های دیگر را می کشد، بلکه با سرعت بسیار بیشتری نسبت به سایر گونه های استرپتومایسس که قبلاً شناسایی شده بودند رشد می کند.

  7 میلیون پرچمدار GLX با پشتیبانی 5G معرفی شد

توالی یابی همچنین نشان داد که باکتری بیابان دارای ژن انتقالی RNA (tRNA) جدیدی است که قبلاً هرگز دیده نشده بود. RNA حامل مولکولی است که به ارگانیسم ها اجازه می دهد تا مواد ژنتیکی خود را بخوانند و در نتیجه مولکول های دیگر مورد نیاز خود را تولید کنند. دایسون و تیمش به زودی متوجه شدند که ژن mRNA تازه کشف شده کلیدهای مولکولی را نگه می دارد که تولید آنتی بیوتیک را بسیار موثرتر از باکتری های معمولی تولید کننده آنتی بیوتیک کنترل می کند.

بسیاری از باکتری های مهم پزشکی متعلق به جنس Streptomyces هستند. این گروه شامل بیش از 500 گونه شناخته شده است. استرپتومایس ها در خاک به قدری فراوان هستند که مولکول هایی که تولید می کنند بوی خاصی به خاک می دهند. مهمتر از آن، استرپتومایسس منابع حیاتی داروها هستند. بیش از دو سوم آنتی بیوتیک های طبیعی مورد استفاده امروزه از این گروه از باکتری ها به دست می آیند.

بدون شک باکتری های بیشتری وجود دارند که می توانند آنتی بیوتیک های جدید مفیدی را در اختیار ما قرار دهند. اما اگر باکتری‌ای را پیدا کردید که امیدوارکننده به نظر می‌رسد، قدم بعدی این است که آنتی‌بیوتیک کافی برای آنالیز تولید کند و این می‌تواند چالش‌برانگیز باشد.

لورا پیداکمدیر علمی مشارکت جهانی تحقیق و توسعه آنتی بیوتیک (GARDPI) در ژنو، می گوید که تولید کم اغلب مانعی برای کشف آنتی بیوتیک است. پیداک می افزاید: همچنین گاهی اوقات این باکتری پتانسیل تولید مواد مفید را دارد، اما ماشین آلات ژنتیکی آن خاموش می شود، بنابراین آنتی بیوتیکی ساخته نمی شود.

با دانستن این موضوع، دایسون و همکارانش تصمیم گرفتند ژن tRNA را از باکتری سریع رشد بیابان گرفته و آن را در باکتری رایج استرپتومایسس که برای تولید آنتی بیوتیک های بالینی استفاده می شود، وارد کنند.

محققان این فرضیه را مطرح کردند که ژن سرعت رشد بالای باکتری باعث افزایش تولید آنتی بیوتیک در سایر باکتری ها می شود که دقیقاً همان چیزی است که اتفاق افتاد. باکتری های اصلاح شده ترکیبات آنتی بیوتیکی را در عرض دو تا سه روز تولید کردند، یعنی تقریباً نیمی از زمانی که معمولاً برای تولید آنتی بیوتیک از سویه های معمولی استرپتومایسس طول می کشد. این یافته ها که در مجله تحقیقات اسیدهای نوکلئیک منتشر شده است، می تواند در جستجوی درمان های جدید بسیار مفید باشد.

اگر دانشمندان باکتری جدیدی را کشف کنند که به نظر می رسد چیزی تولید می کند که می تواند به عنوان دارو مورد استفاده قرار گیرد، اما مقدار زیادی از آن را تولید نمی کند (همانطور که اغلب انجام می دهد)، اکنون ابزاری وجود دارد که می تواند سرعت تولید را اندازه گیری کند. آن را افزایش دهد. دایسون می گوید: «من معتقدم این یک استراتژی بسیار ساده است که باید در هر برنامه جدید کشف آنتی بیوتیک گنجانده شود.

  فروش خانواده گلکسی اس 22 از 10 اسفند در ایران آغاز می شود

پیداک هم موافق است. وی می‌گوید: «اجبار باکتری‌ها به تولید مقادیر بیشتری از مواد آنتی‌بیوتیکی مورد توجه محققان این حوزه قرار خواهد گرفت و تأثیر مثبتی بر سلامت انسان خواهد داشت. این ابزار می تواند به محققان کمک کند تا آنتی بیوتیک های جدیدی را کشف کنند که می تواند پایه ای برای توسعه داروهای جدید برای درمان عفونت ها باشد.

به گفته بانک جهانی، این خبر خوبی است زیرا مقاومت ضد میکروبی (AMR) یکی از بزرگترین تهدیدها برای سلامت، امنیت غذایی و توسعه است.

مقالات مرتبط:

بر اساس گزارش هشداردهنده سازمان ملل که در سال 2019 منتشر شد، اگر هیچ اقدامی برای مبارزه با این ابر میکروب های همه جا حاضر انجام نشود، تا سال 2050 سالانه ده میلیون نفر بر اثر بیماری های مقاوم به دارو خواهند مرد. موضوع نگران‌کننده دیگر این است که افزایش مصرف آنتی‌بیوتیک در طول شیوع کووید (برای محافظت از بیماران کووید ۱۹ در برابر عفونت‌های ثانویه) منجر به افزایش مقاومت دارویی نیز شده است.

مقاومت زمانی رخ می دهد که باکتری ها به طور مکرر در معرض آنتی بیوتیک ها قرار گیرند و راه هایی برای تحمل آنها ایجاد کنند. این پدیده با استفاده نادرست و استفاده بیش از حد از آنتی بیوتیک ها هم در انسان و هم در دام تشدید و تسریع می شود: هم زمانی که افراد برای مبارزه با بیماری های ویروسی آنتی بیوتیک مصرف می کنند (آنتی بیوتیک ها فقط در برابر باکتری ها موثر هستند) و هم زمانی که از آنها برای جلوگیری از بیماری استفاده می شود. به حیوانات سالم آنتی بیوتیک داده می شود.

حاتم ساتیاز بخش مقاومت ضد میکروبی سازمان جهانی بهداشت می گوید: «هیچ وقت نمی توان مقاومت ضد میکروبی را به طور کامل مهار کرد زیرا یک پدیده طبیعی است، اما می توان میزان و تهدیدی که ایجاد می کند کاهش و کنترل کرد.»

باکتری صحرای دایسون یکی از گونه‌هایی است که می‌تواند کمک کند، اما بسیاری از گونه‌های دیگر هستند که با شرایط سخت سازگار شده‌اند که می‌توانند نجات دهند.

چنین موجوداتی که اکسترموفیل نامیده می شوند، در برخی از ناپذیرترین مکان های روی زمین شناسایی شده اند: آتشفشان های زیر آب، اسفنج های اعماق دریا و در میان ماسه های خشک ترین مکان روی زمین. این زیستگاه ها دارای دمای بسیار بالا یا پایین، pH، فشار یا شوری شدید یا ترکیبی از همه اینها هستند.

  آیا جایگزین های قهوه بدون کافئین برای سلامتی شما بهتر است؟

چند سال پیش، دایسون بخشی از تیم دیگری بود که چندین گونه جدید از استرپتومایسس را در ارتفاعات بوهو در ایرلند شمالی، منطقه ای که به دلیل تنوع زیستی اش شناخته شده است، شناسایی کرد. این چشم انداز متشکل از سنگ آهک، تالاب های بسیار اسیدی و علفزارهای قلیایی است و چالش های آن محیط منحصر به فردی را برای تکامل باکتری های مقاوم تر فراهم می کند.

برای قرن‌ها این سرزمین که 1500 سال پیش توسط درویدها سکونت داشتند، شهرت عرفانی داشت و خاک آن به خاطر قدرت شفابخشش معروف بود و اغلب در تنتور و درمان زخم‌ها استفاده می‌شد.

جری کوییندانشمندی از این تیم که در بوهو زندگی می‌کرد، می‌گوید که عمویش یک شفادهنده محلی در آن منطقه بوده و چندین بیماری را درمان کرده است. او می‌گوید: «همیشه داستان‌هایی از درمان افراد وجود داشته است. این دارویی بود که با قوانین سختگیرانه به عنوان یک راز نسل به نسل منتقل می شد. “شما نمی توانید دارو را بفروشید یا فردی را که به دنبال آن است فریب دهید، و مجبورید این کار را درست همانطور که به شما آموزش داده اند انجام دهید.”

کوین با یادآوری چنین داستان هایی به سرزمینی که قبلاً علف جمع آوری کرده بود بازگشت و این بار شروع به جمع آوری نمونه هایی از باکتری ها کرد.

دانشمندان کشف کردند که یکی از سویه های این باکتری که Streptomyces sp. myrophorea آنها آن را قادر به مبارزه با چهار پاتوژن از شش پاتوژن اصلی مقاوم به آنتی بیوتیک، از جمله MRSA (استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین) نامیدند.

ذکر این نکته ضروری است که کشف این میکروب ها اولین گام در روند طولانی تولید داروهای جدید آنتی بیوتیکی است. مواد بسیار کمی که به تازگی کشف شده اند در نهایت به مواد مخدر تبدیل می شوند. دلیل این امر سمیت آنها برای انسان یا سایر عوامل است. حتی با رفع این موانع، سال ها آزمایش بالینی وجود خواهد داشت.

با این حال، دایسون خوش بین است که کلید غلبه بر مقاومت ضد میکروبی در طبیعت نهفته است و امیدوار است که دانشمندان بهتر بتوانند داروهای جدید با استفاده از ژن جدید tRNA کشف شده پیدا کنند. در حال حاضر، محققان همچنان به دنبال باکتری‌های امیدوارکننده هستند و آنها همچنان در غیرقابل مهمان‌پذیرترین محیط‌های روی زمین هستند.

دیدگاهتان را بنویسید