قام باحثون من التخنيون بتطوير نظام يسمح بالتخصيص السريع لأدوية المضادات الحيوية للمريض

المضادات الحيوية المستهدفة: المراقبة الأولية لمقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية والتعديل السريع والدقيق للدواء اللازم - هذه هي النقاط الرئيسية في مقال نشره بالأمس البروفيسور شولاميت ليفينبرج من كلية الهندسة الطبية الحيوية في التخنيون في مجلة PNAS.

المضادات الحيوية هي واحدة من أكثر الطرق فعالية لعلاج الالتهابات البكتيرية. ومع ذلك، فإن الاستخدام الواسع النطاق لأدوية المضادات الحيوية يسرع من تطور سلالات بكتيرية مقاومة لأنواع معينة من المضادات الحيوية. في عام 2014، أودت حالات العدوى المقاومة للمضادات الحيوية بحياة أكثر من 700,000 ألف شخص في جميع أنحاء العالم. هذا بالإضافة إلى إنفاق تراكمي يقارب 35 مليار دولار سنوياً في الولايات المتحدة وحدها.

العلاج المبكر هو عنصر مهم للشفاء. ووفقا للتقديرات المعمول بها، فإن كل ساعة تأخير في إعطاء المضاد الحيوي تقلل من معدلات البقاء على قيد الحياة للمرضى الذين يعانون من الصدمة الإنتانية بحوالي 7.6%. ولذلك، وحتى لا يترك المريض دون حماية، يقدم العديد من الأطباء لمرضاهم، أثناء انتظار النتائج، مضادات حيوية "واسعة" بجرعات كبيرة. تعمل هذه الظاهرة على تسريع تكوين المقاومة البكتيرية للمضادات الحيوية وتضر أيضًا بالميكروبات الحيوية - مجموعة "البكتيريا الجيدة" الموجودة في جسم الإنسان وتحميها.

وفي هذا السياق، تُفهم أهمية التقنيات التي يمكنها أن تحدد مسبقًا درجة مقاومة بكتيريا معينة لمضاد حيوي معين. وهنا يأتي دور النظام المبتكر الذي تم تطويره في التخنيون: SNDA-AST. يقوم هذا النظام بتحليل مقاومة البكتيريا لأنواع معينة من المضادات الحيوية وبالتالي يسمح لفريق العلاج باختيار النوع الأكثر فعالية، وذلك في وقت أقصر بكثير من الطرق التقليدية. بالإضافة إلى ذلك، أثبت الباحثون قدرة النظام على اختبار البكتيريا مباشرة من عينات البول الخام، وبالتالي تخطي مرحلة عزلها. في حالة وجود عدوى في المسالك البولية، يتم تقصير الاختبار ببضعة أيام.

أدار البحث عميدة كلية الهندسة الطبية الحيوية في التخنيون، البروفيسور شولاميت ليفينبرغ، وأجراه ثلاثة باحثين في مختبرها: طالب الدكتوراه يوناتان أفيشر، وطالب ما بعد الدكتوراه ديكل روزنفيلد، وطالب الدكتوراه توم بن. ارييه. تم إجراء البحث بالتعاون مع البروفيسور المشارك موران بيركوفيتش من كلية الهندسة الميكانيكية في التخنيون وطالبة الدكتوراه ماريانا ترومان روزنتسيف وبالتعاون مع الدكتور يوفال جيفين، رئيس مختبر الأحياء الدقيقة في كلية الطب رمبام. وقد تم عقده بتمويل منحة Kamin من هيئة الابتكار ومراكز التميز I-CORE.

يشرح أفيشر، المولود في الولايات المتحدة والذي جاء إلى إسرائيل للدراسة في التخنيون: "كل يوم، يتم إجراء العشرات (أو المئات) من الاختبارات في كل مستشفى في إسرائيل، بهدف رسم خريطة لمستويات مقاومة البكتيريا الملوثة في العينات المأخوذة من مرضى. المشكلة هي أن هذا الاختبار طويل جدًا، لأنه يعتمد على إرسال العينة إلى المختبر، وزراعة مزرعة للبكتيريا في طبق بيتري، وتحليل المزرعة. وتتطلب هذه العملية عينة كبيرة نسبيًا وتستغرق عادةً عدة أيام، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن يوم العمل في المختبرات يقتصر على ثماني ساعات. ومن ناحية أخرى، توفر طريقتنا نتائج دقيقة في وقت قصير بناءً على عينة أصغر بكثير. من الواضح أن الإجابة الأسرع تسمح ببدء العلاج مبكرًا وتحسين سرعة الشفاء."

الجهاز الذي طوره باحثو التخنيون عبارة عن شريحة بداخلها مئات من الثقوب الصغيرة بحجم النانوليتر (النانولتر هو جزء من الألف من الملليلتر). يتم إدخال عدد قليل من البكتيريا ومضاد حيوي محدد في كل من الثقوب. يتم التعرف على التفاعل البكتيري باستخدام علامة الفلورسنت وأدوات معالجة الصور والتحليل الإحصائي للألوان التي تم الحصول عليها من البكتيريا في جميع الثقوب الصغيرة.

وفي دراسة تم فيها اختبار 12 خليط من البكتيريا والمضادات الحيوية في النظام، تبين أن النتائج التي تم الحصول عليها كما ذكرنا في وقت قصير دقيقة وتتيح العلاج المبكر والفعال للبكتيريا المسببة للعدوى. وبحسب أفيشر، "إن استخدام التكنولوجيا التي طورناها يقلل حجم العينة المطلوبة بعدة مرات، ويختصر وقت المسح بحوالي 50%، ويقلل بشكل كبير من مساحات المختبرات اللازمة للاختبار، ويخفض تكلفة كل اختبار. "

لمقالة في مجلة PNAS