4 آوریل 2025-©shutterstock/TopMicrobialStock
یک مطالعه جدید یک نقشه تکاملی بی‌سابقه با وضوح بالا از اشریشیا کلی (E. coli) ارائه کرده است، که گامی مهم در جهت توسعه پزشکی دقیق برای عفونت‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک است.
محققان مؤسسه Wellcome Sanger، دانشگاه اسلو و UiT دانشگاه قطب شمال نروژ از توالی یابی طولانی مدت در مقیاس بزرگ برای ردیابی جریان ژنتیکی پلاسمیدهای E. coli – ساختارهای DNA حلقوی مسئول سازگاری و مقاومت این باکتری استفاده کرده اند.
این تحقیق انقلابی این پتانسیل را دارد که با هدف قرار دادن ویژگی‌های باکتریایی خاص به جای تکیه بر آنتی‌بیوتیک‌های طیف وسیع، در درمان‌های دقیق برای عفونت‌هایی مانند عفونت‌های دستگاه ادراری (UTIs) پیشگام شود.
نقشه برداری از تکامل باکتری ها
دانشمندان با تجزیه و تحلیل 4485 ژنوم پلاسمید از بیش از 2000 نمونه جریان خون E. coli جمع آوری شده طی 16 سال در نروژ، تکامل ژنتیکی سویه های E. coli را به 300 سال قبل با موفقیت ردیابی کردند.
این نقشه‌برداری بی‌سابقه مکانیسم‌های مبادلات ژنتیکی مبتنی بر پلاسمید را نشان داد و موانع کلیدی را شناسایی کرد که بر انتقال ژن در میان سویه‌های باکتریایی تأثیر می‌گذارد.مهمتر از همه، این مطالعه نشان داد که پلاسمیدهای خاص به E. coli اجازه می دهد تا باکتریوسین ها را تولید کند – پروتئین هایی که قادر به کشتن باکتری های نزدیک به هم هستند.این کشف می تواند به استراتژی های پزشکی دقیق جدیدی منجر شود که از رقابت باکتریایی طبیعی برای مبارزه با عفونت های مقاوم به آنتی بیوتیک استفاده می کنند.
برخلاف این تصور که باکتری ها عمدتاً با درمان های انسانی مبارزه می کنند، سویه های E. coli برای بقا در روده انسان در رقابت دائمی با یکدیگر هستند.در حالی که بیشتر سویه های E. coli بی ضرر هستند، برخی از آنها در صورت ورود به جریان خون می توانند باعث عفونت های شدید شوند، به ویژه در افراد دارای نقص ایمنی.
محققان با درک چگونگی کمک پلاسمیدها به مقاومت آنتی بیوتیکی و حدت باکتریایی، تغییر پارادایم در استراتژی های درمان دقیق را پیشنهاد می کنند.اگر گونه‌های کمتر مضر E. coli بتوانند از همتایان خطرناک‌تر خود پیشی بگیرند، می‌توانند به طور بالقوه به عنوان یک روش طبیعی برای کاهش خطرات عفونت معرفی شوند.
پلاسمیدها برای تکامل باکتری ها حیاتی هستند و به عنوان حامل ژن های مرتبط با حدت، بقا و مقاومت آنتی بیوتیکی عمل می کنند.توانایی آنها برای انتقال بین سویه های باکتریایی، تلاش های درمانی را پیچیده می کند، زیرا مقاومت می تواند به سرعت گسترش یابد.
استفاده از توالی یابی طولانی مدت در این مطالعه امکان ردیابی دقیق این تبادلات ژنتیکی را فراهم می کند و بینش های ارزشمندی را در مورد چگونگی ظهور و تداوم ویژگی های مقاومت ارائه می دهد.
یک یافته کلیدی این بود که مقاومت چند دارویی و تولید باکتریوسین به ندرت در سویه های باکتریایی مشابه یافت می شود.آزمایش‌های آزمایشگاهی تأیید کردند که سویه‌های حامل ژن‌های بسیار مؤثر رمزکننده باکتریوسین می‌توانند با موفقیت غیر حامل‌ها، از جمله رایج‌ترین سویه‌های E. coli در بریتانیا را مهار کنند.
قابل ذکر است، این سویه های تولید کننده باکتریوسین به طور موثر ای کولای مقاوم به چند دارو را مورد هدف قرار می دهند که جایگزین بالقوه ای برای آنتی بیوتیک های سنتی است.
پروفسور Pål Johnsen، یکی از نویسندگان ارشد UiT دانشگاه قطب شمال نروژ، افزود: «تکامل و سازگاری باکتری ها اغلب به پلاسمیدها برای حمایت از انتقال ژن ها بستگی دارد و توسط عوامل محیطی شکل می گیرد.”نقشه تکاملی ما به ما امکان می دهد تا با پر کردن شکاف های تکامل پلاسمید در طول دهه ها و قرن ها و ارائه راهی برای پیوند دادن این موضوع با آنچه در آن زمان در جهان رخ می داد، شروع به کاوش در سطحی کنیم که قبلاً ممکن نبوده است.
ما منبع جدیدی برای مقابله با باکتری E.coli مقاوم به ضد میکروبی ایجاد کرده‌ایم که می‌تواند راه‌های جدیدی را برای کمک به جلوگیری از گسترش این گونه‌ها ارائه دهد.این نقشه تکاملی نشان دهنده یک پیشرفت قابل توجه در پزشکی دقیق است و منبعی برای استراتژی های درمان باکتریایی هدفمند فراهم می کند.
با شناسایی پلاسمیدهای مرتبط با سویه‌های مضر E. coli، تحقیقات آینده می‌تواند درمان‌های بسیار خاصی را ایجاد کند که باکتری‌های خطرناک را بدون ایجاد مزاحمت برای میکروبیوتای مفید خنثی می‌کند.
علاوه بر این، توانایی پیش‌بینی شیوع‌های باکتریایی بر اساس ردیابی پلاسمیدهای تاریخی می‌تواند استراتژی‌های بهداشت عمومی را تغییر دهد و اقدامات پیشگیرانه کنترل عفونت را امکان‌پذیر کند.
این مطالعه زمینه‌ای را برای عصر جدیدی در پزشکی ایجاد می‌کند – دوره‌ای که در آن درمان‌های دقیق جایگزین استفاده از آنتی‌بیوتیک‌ها می‌شود، افزایش عفونت‌های مقاوم به دارو را کاهش می‌دهد و مدیریت بیماری‌های باکتریایی را متحول می‌کند.
