وطوّر الباحثون طريقة فعالة لإدخال الحمض النووي إلى البكتيريا، بما في ذلك البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية والعنيفة. سيعمل التطور الجديد على تبسيط مكافحة البكتيريا المسببة للأمراض، وربما يعيد تشكيل مجموعات البكتيريا الموجودة في الطبيعة والجسم البشري.
طور باحثون في جامعة تل أبيب تقنية رائدة لتوسيع نطاق عمل العاثيات - الفيروسات التي تعمل كأداة رئيسية لإدخال الحمض النووي الجديد في البكتيريا المسببة للأمراض، بهدف تحييد نشاطها العنيف. يسمح التطور الجديد للعلماء بتكييف نوع واحد من العاثيات مع مجموعة واسعة من البكتيريا. وبهذه الطريقة، قد يؤدي ذلك إلى تحسين وتسريع عمليات تطوير الأدوية المحتملة بشكل كبير بناءً على حقن الحمض النووي في البكتيريا.
أدار البحث الباحثون: د. عيدو يوسف، د. موران غورين، رع غلوبس، شاهار مولشانسكي، والبروفيسور أودي كيمرون من جامعة تل أبيب. وقد نشر البحث في مجلة علمية مرموقة خلية جزيئية في يونيو 2017 وتم عرضه على صفحة الغلاف الخاصة به.
"في السنوات الأخيرة، يحشد العلم قدرات الهندسة الوراثية لمحاربة البكتيريا المسببة للأمراض، بما في ذلك البكتيريا التي طورت مقاومة للمضادات الحيوية، وأصبحت عنيفة وخطيرة مرة أخرى"، يوضح قائد الدراسة البروفيسور أودي كيمرون من جامعة كاليفورنيا. كلية الطب بجامعة تل أبيب.
"إحدى الطرق الرئيسية التي نعمل على تطويرها هي تغيير خصائص البكتيريا عن طريق تغيير الحمض النووي الخاص بها. وبهذه الطريقة، يمكننا إعطاء البكتيريا الخصائص التي اخترناها، وتحييد الخصائص الضارة بالإنسان - مثل تكوين السموم، والتسبب في المرض، ومقاومة المضادات الحيوية.
ولإدراج حمض نووي جديد في البكتيريا، غالبًا ما يستخدم الباحثون الأعداء الطبيعيين للبكتيريا - فيروسات تسمى العاثيات، والتي تتمتع بمليارات السنين من الخبرة التطورية في اختراق البكتيريا. لكن وفقًا للبروفيسور كيمرون، "حتى الآن، واجه الإجراء عقبة كبيرة: فكل عاثية بكتيريا تهاجم بشكل فريد عددًا محدودًا جدًا من أنواع البكتيريا. بمعنى آخر: من أجل حقن الحمض النووي في بكتيريا معينة، يجب على الباحثين استخدام العاثيات المعينة المتكيفة معها، مما يجعل البحث صعبًا، ويقلل الاحتمالات بشكل كبير. لقد طورنا طريقة لتوسيع نطاق البكتيريا المضيفة بشكل كبير، حيث يمكن للعاثية أن تحقن الحمض النووي المطلوب."
الاختيار التطوري
في الخطوة الأولى، صمم الباحثون عاثيات البكتيريا التي تناسب أغراضهم. يوضح البروفيسور كيمرون: "تتكون كل عاثية من رأس وذيل". "يحتوي الرأس على مادة وراثية، ويلتصق الذيل بالبكتيريا المستهدفة، ويحقن المادة الوراثية فيها. وبواسطة الهندسة الوراثية تمكنا من تغيير العاثيات من الرأس إلى الذيل. قمنا بإدخال الحمض النووي الذي نريده في الرأس - على سبيل المثال الحمض النووي الذي سيزيد من حساسية البكتيريا للمضادات الحيوية؛ وقمنا بربط الذيل الأيمن بكل رأس، والذي يتصل بالبكتيريا الصحيحة." وكدليل على الإمكانات الكامنة في الإجراء المبتكر لهذه الهجينة، أنشأ الباحثون عاثية بكتيريا قادرة على حقن الحمض النووي المختار في عشرة أنواع مختلفة من البكتيريا.
وفي الجزء الثاني من الدراسة، سعى الباحثون إلى تعزيز قدرة العاثيات على نقل الحمض النووي إلى البكتيريا المختارة. يقول البروفيسور كيمرون: "لقد استخدمنا طريقة التطور المتسارع في ظل ظروف المختبر". "لقد ركزنا على العاثيات التي تنقل الحمض النووي إلى البكتيريا، ولكن بكفاءة منخفضة للغاية. وفي أنبوب اختبار، التقينا البكتيريا بمليارات من العاثيات ذات ذيول مختلفة، ولم يتمكن سوى أولئك الذين تطابقت ذيولهم مع البكتيريا من إدخال الحمض النووي. هذه هي الطريقة التي تم بها إنشاء الانتقاء التطوري لصالح هذه الذيول. وبعد عدد كبير من دورات الاختيار، تمكنا من إنتاج العاثيات ذات الذيول التي تحقن الحمض النووي في نفس البكتيريا بكفاءة عالية."
ويختتم البروفيسور كيمرون قائلاً: "إن تغيير الحمض النووي للبكتيريا المسببة للأمراض بمساعدة العاثيات هو تقنية واعدة في النضال المستمر للقضاء على العديد من الأمراض. ومن بين أمور أخرى، قد تساعد هذه التكنولوجيا في استعادة الحساسية للمضادات الحيوية في البكتيريا التي طورت مقاومة للأدوية الشائعة. ونحن نعتقد أن تطورنا سيقدم مساهمة كبيرة في تقدم البحث في هذا الاتجاه، وقد يكون في المستقبل بمثابة أساس للأدوية المبتكرة."
يتم تمويل البحث من قبل صندوق الزخم التابع لراموت، شركة التسويق التابعة لجامعة تل أبيب، والتي تم تأسيسها بغرض تمويل الأبحاث الرائدة. تم وضع المشروع منذ حوالي عامين في مرحلة أولية وحصل على تمويل بمبلغ حوالي 700 ألف دولار حتى الآن. وهذا التمويل، النادر نطاقه في المناخ الأكاديمي، سمح بتطور البحث إلى هذه المراحل المتقدمة.
