تهدید باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک سال هاست که در حال رشد بوده و به نظر می رسد در حال بدتر شدن میباشد. از این رو دولتها باید برای بحرانهای بهداشت عمومی جهانی از جمله باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک، بیشتر آماده باشند و این شامل یافتن راههای جدید برای مبارزه میباشد.
برخلاف همهگیری ویروس کرونا، در اپیدمی بعدی ممکن است ویروسها کمک کننده باشند تا عامل بیماری. اطلاعات جدید نشان دادهاند که ویروسها میتوانند سلاحهای خوبی در برابر باکتریهایی باشند که در برابر آنتیبیوتیکها مقاوم هستند. هر فرد با مجموعه ای منحصر به فرد از ویروس ها و باکتری ها تعامل نزدیکی دارد و با رمزگشایی این روابط پیچیده می توانیم بیماری های عفونی ناشی از باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک را بهتر درمان کنیم.
مقاومت آنتی بیوتیکی
از زمان کشف پنی سیلین در سال 1928، آنتی بیوتیک ها پزشکی مدرن را تغییر داده اند. این مولکول های کوچک با کشتن یا مهار رشد باکتری ها با عفونت های باکتریایی مبارزه می کنند. اواسط قرن بیستم، عصر طلایی برای آنتی بیوتیک ها نام گرفت، زمانی که دانشمندان ده ها مولکول جدید را برای بسیاری از بیماری ها کشف می کردند.
این اوج به زودی با یک پایین ویرانگر همراه شد. محققان دریافتند که بسیاری از باکتری ها در حال رشد مقاومت به آنتی بیوتیک ها هستند. باکتریهای موجود در بدن ما با تکامل و جهش از درمان فرار میکنند تا جایی که آنتیبیوتیکها دیگر کار نمیکنند. انواع مقاومت آنتی بیوتیکی که تا کنون شناخته شده است شامل موارد زیر می باشد.
- مقاومت اصلاحی: تغییراتی که در گیرنده های مربوط به دارو و محل نواحی هدف در ارتباط با آنتی بیوتیک ها اتفاق می افتد.
- غیر فعال سازی آنزیمی آنتی بیوتیک ها: بیشتر باکتری ها آنزیم های تجزیه کننده آنتی بیوتیک را سنتز می کنند، مکانیسم غیرفعال سازی آنزیمی یکی از مهم ترین مکانیسم های مقاومت آنتی بیوتیکی است.
- کاهش نفوذپذیری غشای داخلی و خارجی: این مکانیسم ناشی از تغییرات در نفوذپذیری غشای داخلی و خارجی است به طوری که جذب دارو به داخل سلول کاهش می یابد.
- سیستم پمپ های فعال: این نوع مقاومت بیشتر در گروه آنتی بیوتیک های تتراسایکلین از طریق سیستم های پمپ فعال ایجاد می شود که با یک سیستم پمپاژ فعال وابسته به انرژی، تتراسایکلین ها به بیرون پرتاب شده و نمی توانند در داخل سلول متمرکز شوند.
- استفاده از یک مسیر متابولیک جایگزین: باکتری ها می توانندبه جای سنتز اسید فولیک، آن را از محیط زیست تهیه کنند، تا در برابر سولفونامید و تری متوپریم مقاوم شود.
جایگزینی آنتی بیوتیک با فاژ
یکی از راه های جایگزین برای آنتی بیوتیک ها، استفاده از دشمن طبیعی باکتری ها یعنی باکتریوفاژ ها است؛ باکتریوفاژها ویروس هایی هستند که باکتری ها را آلوده می کنند. تعداد آنها 10 تا 1 برابر باکتری ها است و فراوان ترین موجودات روی کره زمین محسوب می شوند. باکتریوفاژها که به نام فاژها نیز شناخته میشوند، با آلوده کردن باکتریها، تکثیر و ترکیدن میزبان خود، زنده میمانند و باکتری را از بین میبرد.
استفاده از قدرت فاژها برای مبارزه با باکتری ها ایده جدیدی نیست. در واقع، اولین استفاده ثبت شده از به اصطلاح فاژ درمانی بیش از یک قرن پیش بود. در سال 1919، میکروبیولوژیست فرانسوی فلیکس درل از فاژها برای درمان کودکان مبتلا به اسهال خونی شدید استفاده کرد. اقدامات درل با کشف فاژها همراه بوده و او پیشگام ایده استفاده از دشمنان طبیعی باکتری ها در پزشکی شد. در ادامه او به جلوگیری از شیوع وبا در هند و طاعون در مصر پرداخت.
فاژ درمانی یک درمان استاندارد نیست که امروزه بتوانید در بیمارستان های عادی پیدا شود. اما علم موجود، در مورد فاژها در چند سال اخیر به صورت قابل ملاحظهای افزایش یافته است. دانشمندان از دانش جدید در مورد رابطه پیچیده بین فاژها و باکتری ها، برای بهبود فاژ درمانی استفاده می کنند. دانشمندان امیدوارند با مهندسی فاژها برای هدف قرار دادن و از بین بردن بهتر باکتری ها بر مقاومت آنتی بیوتیکی غلبه کنند.
مهندسی فاژها
ممکن است در مورد سیستم ایمنی باکتریایی CRISPR شنیده باشید که مخفف عبارت Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (تناوبهایِ کوتاهِ پالیندرومِ فاصلهدارِ منظمِ خوشهای) است. این سیستم ایمنی به باکتری ها کمک می کند تا اطلاعات ژنتیکی ویروس ها را ذخیره کرده و سپس باکتری ها با استفاده از این اطلاعات با مهاجمان آینده مبارزه کنند. همانند سیستم ایمنی بدن ما می تواند یک پاتوژن خاص را برای مبارزه با عفونت تشخیص دهد.
پروتئینهای CRISPR در باکتریها، توالیهای خاصی از DNA یا RNA موجود در ویروسها را پیدا کرده و برش میدهند. چنین برش دقیق همچنین پروتئین های CRISPR را به ابزاری کارآمد برای ویرایش ژنوم موجودات مختلف تبدیل می کند. به همین دلیل است که توسعه فناوری ویرایش ژنوم CRISPR برنده جایزه نوبل شیمی در سال 2020 شد. اکنون دانشمندان امیدوارند از دانش سیستم های CRISPR برای مهندسی فاژها برای از بین بردن باکتری های خطرناک استفاده کنند.
هنگامی که فاژ مهندسی شده، باکتری های را پیدا می کند، با تزریق پروتئین های CRISPR را به داخل باکتری باعث برش DNA و از بین رفتن آن ها می شود. دانشمندان راهی برای تغییر این سیستم دفاعی به عاملی بر علیه باکتری پیدا کرده اند. پروتئین هایی که به طور معمول در محافظت در برابر ویروس ها نقش دارند، برای هدف قرار دادن و تخریب DNA خود باکتری تغییر کاربری داده می شوند، تا بتوانند DNA ای را که باکتری ها را در برابر آنتی بیوتیک ها مقاوم می کند را به طور خاص مورد هدف قرار دهند. که این سازوکار فاژ درمانی را بسیار موثر میکند.
باکتری Clostridioides difficile یک سویه باکتری مقاوم به آنتی بیوتیک است که باعث از دست دادن تعداد زیادی از بیماران در سال میشود. در یکی از نسخه های تکنیک مبتنی بر CRISPR، محققان فاژها را برای تزریق مولکولی طراحی کردند که پروتئینهای CRISPR خود باکتری را هدایت میکند تا DNA باکتری را مانند یک کاغذ خردکن، بجوند.
CRISPR تنها سیستم ایمنی باکتریایی نیست. دانشمندان با استفاده از آزمایشهایمیکروبیولوژی و ابزارهای محاسباتی پیشرفته تاکنون ده ها هزار میکروب جدید و ده ها سیستم ایمنی جدید پیدا کرده اند. دانشمندان امیدوارند بتوانند در آینده ابزارهای بیشتری پیدا کنند که به آنها در مهندسی فاژها برای هدف قرار دادن طیف وسیع تری از باکتری ها کمک کند.
فراتر از علم
علم تنها نیمی از راه حل مبارزه با این میکروب ها است. تجاریسازی و مقررات برای اطمینان از اینکه این فناوری در جامعه برای جلوگیری از گسترش جهانی باکتریهای مقاوم به آنتیبیوتیکی، نیز مهم هستند.
چندین شرکت در حال مهندسی فاژها یا شناسایی فاژهای طبیعی برای از بین بردن باکتری های مضر خاص هستند. شرکت هایی که در حال تولید فاژهای باکتری کش تخصصی هستند تا جایگزین آنتی بیوتیک ها در سلامت انسان و کشاورزی شوند. در یکی از این شرکت ها بر روی درمان عفونت های رایج در بیماری های مزمن مانند فیبروز کیستیک و بیماری التهابی روده با استفاده از مخلوط فاژی طبیعی و مهندسی شده فعالیت می کنند. همچنین در شرکتی دیگر از فاژها برای درمان باکتری کشنده عامل وبا که به طور عمده در آفریقا و آسیا شیوع دارد، استفاده می کند.
در کنار تجاری سازی فاژ درمانی، سیاست هایی که آزمایش و تنظیم ایمن این فناوری را تسهیل می کنند، حیاتی هستند. همچنین تا زمان رسیدن به درمان کامل، به برنامه ریزی پیشگیرانه برای مقابله با گونه های باکتری مقاوم به آنتی بیوتیکی که هماکنون در حال گسترش هستند، نیاز داریم.
