يمكن للجينات من الفيروسات الصغيرة أن تحول البكتيريا إلى جراثيم خارقة

بالعربي/ توصلت دراسة جديدة إلى أن الفيروسات التي تصيب البكتيريا قد تدفع تطور الجراثيم المقاومة للأدوية عن طريق إدخال جيناتها في الحمض النووي البكتيري.

تعمل الفيروسات التي تهاجم البكتيريا ، والتي تسمى العاثيات ، كطفيليات من حيث أنها تعتمد على مضيفيها من أجل البقاء. قال كبير مؤلفي الدراسة فون كوبر ، مدير مركز البيولوجيا التطورية والطب في كلية الطب بجامعة بيتسبرغ ، إن الطفيليات الفيروسية غالبًا ما تقتل مضيفيها الميكروبيين بعد التسلل إلى الحمض النووي الخاص بهم. لكن في بعض الأحيان ، تنزلق العاثيات إلى الجينوم البكتيري ثم تنخفض ، مما يؤدي إلى تغييرات خفية في سلوك البكتيريا ، على حد قول كوبر. 

على سبيل المثال ، قد يدفع الفيروس البكتيريا إلى إفراز السموم التي تقتل العاثيات القريبة ، لذلك يمكن للفيروس أن يحتفظ بمضيفه الجديد كله لنفسه. ولكن الآن ، تشير دراسة جديدة نُشرت يوم الجمعة (16 يوليو) في مجلة Science Advances إلى أن العاثيات قد تساعد أيضًا مضيفها البكتيري على تطوير مقاومة ضد العلاجات بالمضادات الحيوية .

في الدراسة الجديدة ، ركز الفريق على Pseudomonas aeruginosa ، وهو نوع من البكتيريا يُصنف ضمن الأسباب الرئيسية للعدوى المكتسبة في المستشفيات وغالبًا ما يكون مقاومًا للعديد من الأدوية. على وجه الخصوص ، غالبًا ما تصيب العدوى البكتيرية الأشخاص الذين يعانون من ضعف في جهاز المناعة ، سواء بسبب حالات مثل التليف الكيسي أو الأدوية التي تثبط جهاز المناعة ، مثل المنشطات.

مع العلم أن البكتيريا الزنجارية قد يكون من الصعب قتلها ، تساءل الفريق عن كيفية تكدس سلالات مختلفة من الميكروب ضد بعضها البعض ، وما الذي يجعل السلالات المتفوقة جيدة جدًا في إحداث عدوى يصعب علاجها. “إذا كان لديك ستة سلالات مختلفة من Pseudomonas aeruginosa ، فمن سيفوز؟” قال كوبر.

عالج الفريق هذا السؤال عن طريق إدخال ست سلالات مختلفة من P. الزنجارية في جروح الحروق على الخنازير. بعد فترة وجيزة ، سيطرت اثنتان من السلالات الست تمامًا ، مما أدى إلى الانقراض الآخر. قال كوبر: “حدث ذلك بسرعة كبيرة ، في غضون يومين”.

أنتجت هاتان السلالتان “الرابحتان” مستعمرات صغيرة مجعدة المظهر من البكتيريا التي تجمعت في أغشية حيوية – مجموعات من الخلايا البكتيرية التي تفرز مادة لزجة توفر لها الحماية من كل من الجهاز المناعي المضيف ومن هجمات العاثيات. قال كوبر إن وجود الأغشية الحيوية ومستعمرات الخلايا الصغيرة المتجعدة تم ربطه بإبطاء التئام الجروح والنتائج السريرية الأسوأ ، مقارنة بالعدوى التي لا تتحمل هذه الصفات. 

في هذه الحالة ، أظهرت السلالات الفائزة “تكوين فرط بيوفيلم” ، يتجاوز بكثير أي تكوين بيوفيلم لوحظ في السلالات المنافسة.

يحمي الوحل البيوفيلم البكتيريا من الجهاز المناعي المضيف لأن الخلايا المناعية تكافح من أجل التكتل في المصفوفة الكبيرة والتهام البكتيريا الموجودة بداخلها. تقوم العاثيات أيضًا بترسيخ نفسها في هذه المصفوفة الواقية وإطلاق مواد كيميائية لمحاربة العاثيات الأخرى في الحي ، مرة أخرى ، للحفاظ على مضيفاتها البكتيرية جميعًا لأنفسهم.

علاوة على ذلك ، عندما تبدأ البكتيريا في إنتاج الأغشية الحيوية ، فإن عمليات الأيض الخاصة بها تنخفض وتنقسم خلاياها بشكل أبطأ. هذا يمكن أن يقوض تأثيرات عقاقير المضادات الحيوية ، حيث أن العديد منها يعمل عن طريق التسبب في حدوث دائرة قصر في الخلايا أثناء انقسام الخلية ، حسبما ذكرت Live Science سابقًا . 

لم تنتج السلالتان الفائزتان من P. aeruginosa فورًا أغشية حيوية عند دخولها الخنازير ، ولكن بدلاً من ذلك دخلت هذه الحالة اللزجة الوقائية مع تقدم الوقت. لمعرفة السبب ، قام الفريق بتكبير الحمض النووي للسلالات الفائزة . 

قارنوا التسلسل الجيني للسلالات الفائزة بأسلافهم – نسخ تلك السلالات نفسها التي تم إدخالها لأول مرة على جروح الخنازير – لمعرفة ما إذا كانت أي طفرات قد ظهرت مع انقسام البكتيريا في الحيوانات. كما قارنوا التسلسلات الجينية للسلالات الفائزة بالسلالات الخاسرة.

بدلاً من العثور على طفرات صغيرة منتشرة في جميع أنحاء الحمض النووي ، وجد الفريق أنه تمت إضافة أجزاء جديدة تمامًا من الحمض النووي إلى جينومات السلالات الفائزة. وحددوا هذه الأجزاء “الأجنبية” من الحمض النووي على أنها تنتمي إلى العاثيات ، تلك الفيروسات التي تصيب البكتيريا. وفي الواقع ، دخلت العاثيات المعنية أولاً في جروح الخنازير في الحمض النووي لسلالات البكتيريا المفقودة. 

بعبارة أخرى ، بمجرد دخولها الجرح ، قفزت هذه العاثيات من البكتيريا المضيفة الأصلية وتوجهت إلى سلالات P. aeruginosa الفائزة. في الواقع ، تحتوي كل خلية مأخوذة من السلالات الفائزة على حوالي واحد إلى أربعة أجزاء من دنا العاثية الجديد مضافًا إلى شفراتها الجينية.  

والجدير بالذكر أن العاثية أدخلت مادتها الجينية في جين يسمى retS ، وهو مفتاح مهم يساعد في تشغيل وإيقاف إنتاج الأغشية الحيوية. عند تنشيطه ، يعمل retS كمفتاح إيقاف ويثبط إنتاج الأغشية الحيوية ؛ ولكن بمجرد أن تسللت العاثية إلى هذا الجين في السلالات الفائزة ، لم يعد من الممكن تنشيط retS وأصبح إنتاج الأغشية الحيوية الرقيقة جامحًا.المحتوى ذي الصلة

قام الفريق بوضع نسخة عادية من retS مرة أخرى في السلالات الفائزة ، لمعرفة ما إذا كان إنتاج الأغشية الحيوية سيتوقف مرة أخرى ، وقد فعل ذلك. يشير هذا إلى أن التغييرات المرتبطة بالعاثيات في الجين دفعت البكتيريا لإنتاج أغشية حيوية ومن المحتمل أن تساعد السلالات الفائزة في السيطرة على المكان الذي فشلت فيه السلالات المفقودة.

تشير هذه النتيجة إلى أنه ، في وقت مبكر من مسار العدوى ، قد تقفز العاثيات بين السلالات البكتيرية ، وتمرير القوى العظمى ذهابًا وإيابًا حتى تظهر حشرة واحدة منتصرة ، ومجهزة بمقاومة المضادات الحيوية كما في هذه الحالة. قال كوبر إنه ليس من الواضح عدد المرات التي يصاب فيها الناس بسلالات متعددة من البكتيريا في وقت واحد ، لذلك هناك سؤال حول عدد المرات التي تحدث فيها هذه الأنواع من المبادلات. على أي حال ، تشير الدراسة إلى أن العاثيات قد تلعب دورًا رئيسيًا في تطور البكتيريا وظهور الحشرات المقاومة للعلاج.Advertisement

لكن العاثيات ليست كلها سيئة – يمكن للفيروسات أن تقدم استراتيجية ذكية للقضاء على الجراثيم الخارقة عندما تفشل جميع العلاجات الأخرى. يمكن أن تقتل العاثيات البكتيريا عن طريق شطر الميكروبات وفتحها من الداخل ؛ تقوم الفيروسات بذلك بعد التكاثر داخل البكتيريا ، لذلك عندما تنقسم الخلية البكتيرية ، تتسرب نسخ جديدة من العاثية.

قال كوبر: “مع تزايد مقاومة المضادات الحيوية ، كان المجال مهتمًا بإعادة توظيف هذه الفيروسات كمضادات حيوية بحد ذاتها”. لتحقيق هذا الطموح ، سيحتاج العلماء إلى فهم أفضل لكيفية إصابة العاثيات بمضيفيهم البكتيريين وأي جينات لاقمات تساعد في قتل المضيف. وقال إنه نظرًا لأن العاثية المعينة تصيب عادة نوعًا واحدًا فقط أو سلالة واحدة من البكتيريا ، فإن تطوير عقاقير تعتمد على العاثيات تعمل ضد العديد من الجراثيم الخارقة يمكن أن يمثل تحديًا.

قال كوبر: “معظم الجينات في العاثيات هي في الأساس مادة مظلمة بالنسبة لنا” ، لذا فإن المجال أمامه طريق طويل لنقطعه.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com