به نقل از «عصر ایران»

باکتری‌ها چگونه می‌توانند در برابر داروهایی که هنوز ساخته نشده‌اند، مقاوم شوند؟

تاریخ انتشار: ۱۷ اسفند ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۹۰۲۶۳۵

آیا باکتری‌ها به‌طور تصادفی جهش پیدا می‌کنند یا جهش‌های آن‌ها هدفمند است؟ پژوهشگران بیش از یک قرن درمورد این موضوع سردرگم بوده‌اند.

در سال ۱۹۴۳ سالوادور لوریا میکروب‌شناس و ماکس دلبروک، فیزیکدانی که به زیست‌شناسی روی آورد، آزمایشی را ابداع کردند تا استدلال کنند که باکتری‌ها بدون هدف جهش پیدا می‌کنند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

دانشمندان دیگر با استفاده از آزمایش آن‌ها نشان دادند که باکتری‌ها می‌توانند دربرابر آنتی‌بیوتیک‌هایی که قبلا با آن‌ها مواجه نشده‌اند، مقاومت کسب کنند.

به گزارش زومیت، آزمایش لوریا-دلبروک تاثیر قابل‌توجهی بر علم داشت. یافته‌ها به لوریا و دلبروک کمک کرد تا در سال ۱۹۶۹ جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را از آن خود کنند. دهه‌ها بعد، این آزمایش همچنان آموزه‌های مهمی ارائه و نشان می‌دهد باکتری‌ها می‌توانند دربرابر آنتی‌بیوتیک‌هایی که هنوز ساخته نشده‌اند، مقاومت کسب کنند.

ماشین پوکر و لحظه کشف

لوله آزمایش حاوی باکتری‌هایی را تصور کنید که در سوپی از مواد مغذی زندگی می‌کنند. سوپ به دلیل غلظت بالای باکتری‌های درون آن کدر است. افزودن ویروسی به لوله آزمایش که باکتری‌ها را آلوده می‌کند و فاژ نامیده می‌شود، بیشتر باکتری‌ها را می‌کشد و سوپ را شفاف می‌کند.

هرچند، اگر لوله آزمایش در شرایط مناسب برای رشد باکتری‌ها نگه داشته شود، دوباره با گذشت زمان سوپ کدر می‌شود. این امر نشان می‌دهد باکتری‌ها دربرابر فاژها مقاومت کسب کرده‌اند و می‌توانند تکثیر شوند. فاژها چه نقشی در این تغییر داشتند؟

در گذشته، برخی از دانشمندان فکر می‌کردند فاژها موجب می‌شوند باکتری‌ها در راستای بقا جهش پیدا کنند. دیگران پیشنهاد می‌کردند باکتری‌ها به‌طور منظم جهش پیدا می‌کنند و ایجاد گونه‌های مقاوم دربرابر فاژ شانسی است. لوریا و دلبروک ماه‌ها برای حل این معما با هم همکاری کردند، اما هیچ‌یک از آزمایش‌های آن‌ها موفق نبود.

در شب ۱۶ ژانویه سال ۱۹۴۳، لوریا هنگام تماشای همکارش که با دستگاه پوکر بازی می‌کرد، راه‌حلی برای کشف این معما پیدا کرد. او صبح روز بعد به آزمایشگاهش رفت.

آزمایش لوریا شامل چند لوله و پتری دیش بود. هر لوله حاوی مواد مغذی بود که به تکثیر باکتری ای‌کولای کمک می‌کرد، درحالی‌که هر پتری دیش حاوی مواد پوشیده‌شده با فاژ بود. چند باکتری در هر لوله قرار داده و فرصتی برای تولید گونه‌ی مقاوم دربرابر فاژ به آن‌ها داده شد. آن‌ها می‌توانستند در غیاب فاژ در لوله‌ها یا در حضور فاژها در پتری دیش جهش پیدا کنند.

نموداری از آزمایش لوریا دلبروک که کلنی‌هایی از گونه‌های مقاوم دربرابر فاژ ای‌کولای (قرمز) را نشان می‌دهد که در پتری دیش رشد می‌کنند.

روز بعد، لوریا باکتری‌های درون هر لوله را به ظرف پر از فاژ منتقل و روز آینده تعداد کلنی‌های باکتریایی مقاوم در هر ظرف را شمارش کرد. اگر باکتری‌ها طی تعامل با فاژها، در برابر آن‌ها مقاومت کسب می‌کردند، نباید هیچ‌یک از باکتری‌های درون لوله‌ها دارای جهش می‌بودند.

از سوی دیگر، وقتی باکتری‌ها به ظرف حاوی فاژ منتقل می‌شوند، باید تعداد کمی از آن‌‌ها (مثلا یک از ۱۰ میلیون باکتری) گونه‌های مقاوم تولید کنند. هر گونه‌ی مقاوم دربرابر فاژ باید به شکل یک کلنی رشد کند، اما سایر باکتری‌ها باید براثر عفونت از بین بروند.

اگر باکتری‌ها مستقل از تعامل با فاژها، مقاومت به دست آورند، برخی از باکتری‌های درون لوله‌ها دارای جهش خواهند بود. علت آن است که هر بار که باکتری درون لوله تقسیم می‌شود، احتمال کمی وجود دارد که گونه‌ی مقاومی تولید کند.

اگر نسل آغازینِ باکتری، اولین نسلی باشد که جهش پیدا می‌کند، حداقل نیمی از باکتری‌ها در نسل‌های بعدی مقاوم خواهند بود. اگر باکتری نسل دوم، اولین باکتری باشد که جهش پیدا می‌کند، حداقل یک‌هشتم از باکتری‌ها در نسل‌های بعدی مقاوم خواهند بود.

مانند جایزه‌های کوچک درون ماشین پوکر، جهش‌های نسل آخر بیشتر اتفاق می‌افتد، اما تعداد کمتری گونه‌ی مقاوم حاصل می‌کند و مانند جایزه‌های بزرگ، جهش‌های نسل اولیه به‌ندرت اتفاق می‌افتند، اما گونه‌های زیادی را حاصل می‌کنند.

جهش‌های نسل اولیه نادر هستند، زیرا در آن اوایل تعداد کمی باکتری برای جهش پیدا کردن وجود دارد. برای مثال، در آزمایش نسل بیستم، جهشی که در نسل دهم باکتری رخ می‌دهد، ۱۰۲۴ گونه‌ی مقاوم به فاژ ایجاد می‌کند و جهشی که در نسل هفدهم رخ می‌دهد، تنها چهار گونه مقاوم به فاژ حاصل می‌کند.

تعداد کلنی‌های مقاوم در آزمایش‌های لوریا، الگوی مشابه الگوی پول نقد ماشین‌های پوکر را نشان می‌داد. بیشتر ظرف‌ها حاوی کلنی‌های جهش‌یافته نبودند یا حاوی تعداد کمی کلنی جهش‌یافته بودند، اما چندین مورد، تعداد زیادی کلنی جهش‌یافته داشتند که لوریا آن‌ها را جایزه بزرگ درنظر گرفت. این بدان معنا بود که باکتری‌ها قبل از اینکه درون ظرف‌ها با فاژها تعامل داشته باشند، گونه‌های مقاوم را تولید کرده بودند.

میراث آزمایش لوریا

لوریا پس از تکمیل آزمایش، یادداشتی برای دلبروک نوشت و از او خواست آزمایش‌های او را بررسی کند. سپس دو دانشمند با همکاری هم مقاله‌ی کلاسیکی را نوشتند که پروتکل آزمایشی و چارچوب نظری را برای اندازه‌گیری نرخ جهش باکتری‌ها توصیف می‌کرد.

جهش‌هایی که در اوایل به باکتری‌ها دربرابر فاژها مقاومت می‌دهند (قرمز)، تعداد زیادی گونه مقاوم در برابر فاژ ایجاد می‌کنند، درحالی‌که جهش‌هایی که بعدا رخ دهند، تعداد معدودی گونه مقاوم تولید می‌کنند.

دانشمندان دیگر آزمایش‌های مشابهی با جایگزینی فاژها با پنی‌سیلین و داروهای سل انجام دادند. آن‌ها نیز دریافتند که باکتری‌ها برای دستیابی به مقاومت، نیازی به مواجهه با آنتی‌بیوتیک ندارند.

میلیون‌ها سال است باکتری‌ها برای مقابله با شرایط محیطی نامساعد و درحال تغییر به جهش‌های تصادفی متکی بوده‌اند. جهش‌های بی‌وقفه و تصادفی آن‌ها موجب می‌شود گونه‌هایی را ایجاد کنند که به ناگزیر درمقابل آنتی‌بیوتیک‌های آینده مقاوم هستند. مقاومت نسبت به داروها یکی از واقعیت‌های زندگی است که باید آن را بپذیریم و به مبارزه با آن ادامه دهیم.

کانال عصر ایران در تلگرام

منبع: عصر ایران

کلیدواژه: دارو باکتری باکتری های درون گونه های مقاوم گونه ی مقاوم باکتری ها باکتری ها باکتری ها آنتی بیوتیک جهش پیدا مقاومت کسب

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.asriran.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «عصر ایران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۹۰۲۶۳۵ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

انتقال خون فارغ از گروه خونی ممکن می‌شود

پژوهشگران یک گام به حذف مشکل لزوم هماهنگی گروه خونی اهدا کننده و دریافت کننده نزدیک شده‌اند، چرا که آنزیمی را از یک باکتری معمولی در روده کشف کرده‌اند که می‌تواند عامل گروه خونی را از بین ببرد.

به گزارش ایسنا، پژوهشگران با استفاده از آنزیم‌های تولید شده توسط باکتری‌هایی که تقریباً همه انسان‌ها در روده خود دارند، آنتی‌ژن‌هایی را از گلبول‌های قرمز که گروه خون را تعیین می‌کنند، حذف کردند و به تولید خون جهانی نزدیک شدند.

کمبود جهانی ذخایر خون مورد نیاز برای انتقال خون به دلیل عواملی مانند جمعیت سالخورده، تقاضای روزافزون و کمبود اهداکنندگان وجود دارد. با این حال حتی اگر خون کافی نیز وجود داشته باشد، انتقال خون ساده نیست، چرا که خون اهدا کننده باید با دریافت کننده هماهنگ باشد.

گروه‌های خونی A، B، یا AB با حضور آنتی‌ژن‌های A و B متصل به زنجیره‌های قند(الیگوساکارید) روی سطح گلبول‌های قرمز مشخص می‌شوند. سلول‌های خونی در گروه O فاقد آنتی‌ژن هستند. هنگامی که تزریق خون انجام می‌شود، گروه‌های خون اهدا کننده و گیرنده باید مطابقت داشته باشند. در غیر این صورت، سیستم ایمنی به سلول‌های خونی جدید الورود حمله می‌کند و آنها را از بین می‌برد و باعث واکنش بالقوه کشنده می‌شود.

اکنون پژوهشگران دانشگاه فنی دانمارک(DTU) و دانشگاه لوند(Lund) سوئد، از آنزیم‌های تولید شده توسط یک باکتری معمولی روده برای حذف آنتی‌ژن‌های A و B از گلبول‌های قرمز خون استفاده کرده‌اند که آنها را یک قدم به ساخت خون جهانی نزدیک‌تر کرده‌ است.

ماهر ابو هاشم نویسنده این مطالعه و دانشمند بخش بیوتکنولوژی و زیست پزشکی دانشگاه فنی دانمارک می‌گوید: برای اولین بار، ترکیب‌های آنزیمی جدید نه تنها آنتی‌ژن‌های A و B را حذف می‌کنند، بلکه انواع گسترش یافته‌ای را که قبلاً برای ایمنی انتقال خون مشکل‌ساز شناخته نبودند نیز حذف می‌کنند.

همانطور که گفته شد، اصطلاح «گروه خون» به ترکیبی از آنتی‌ژن‌های موجود در سطح گلبول‌های قرمز خون فرد اشاره دارد. منظور ابوهاشم از انواع گسترش یافته، آنتی‌ژن‌های گروه خونی است که از بیش از ۱۲۰ سال پیش کشف شده است.

انجمن بین‌المللی انتقال خون(ISBT)، سیستم گروه خونی را به عنوان یک سیستم ژنتیکی گسسته از یک یا چند آنتی‌ژن تعریف می‌کند. تا نوامبر ۲۰۲۳ به گفته پژوهشگران ۴۵ سیستم گروه خونی شناخته شده حاوی ۳۶۲ آنتی‌ژن گلبول قرمز وجود داشت که از نظر ژنتیکی توسط ۵۰ ژن تعیین می‌شوند.

باکتری مورد مطالعه پژوهشگران که ساکن معمولی روده سالم انسان است، آکرمانسیا موسینیفیلا(Akkermansia muciniphila) نام دارد و جزء اصلی مخاطی پوشش داخلی روده را تولید می‌کند. این باکتری از آنزیم‌ها برای تجزیه موسین‌ها و ایجاد منبع کربن، نیتروژن و انرژی استفاده می‌کند.

به گفته پژوهشگران، این باکتری به شکل اتفاقی، علاوه بر ظاهر شدن روی گلبول‌های قرمز، آنتی‌ژن‌های گروه خونی نیز در پوشش مخاطی روده وجود دارد.

ابوهاشم می‌گوید: آنچه در مورد مخاط روده خاص است این است که باکتری‌ها که قادر به زندگی بر روی این ماده هستند، اغلب دارای آنزیم‌های سفارشی برای تجزیه ساختارهای قند مخاطی هستند که شامل آنتی‌ژن‌های گروه‌های خونی است.

پژوهشگران ۲۴ آنزیم باکتریایی را روی صدها نمونه خون آزمایش کردند و دریافتند که در تبدیل خون گروه A و B به خون جهانی بسیار کارآمد هستند. ضمن اینکه عملکرد آنها در برابر آنتی‌ژن‌های B موثرتر از آنتی‌ژن‌های A بود.

ابوهاشم می‌گوید: ما به توانایی تولید خون جهانی از اهداکنندگان گروه B نزدیک هستیم، در حالی که هنوز کار برای تبدیل خون پیچیده‌تر گروه A وجود دارد. تمرکز ما اکنون این است که با جزئیات بررسی کنیم که آیا موانع دیگری وجود دارد یا خیر و چگونه می‌توانیم آنزیم‌های خود را برای رسیدن به هدف نهایی تولید خون جهانی بهبود بخشیم.

پژوهشگران می‌گویند که یافته‌های آنها پیامدهای مهمی برای آینده انتقال خون دارد.

مارتین اولسون دیگر نویسنده این مطالعه گفت: خون جهانی استفاده کارآمدتری از خون اهدایی کنونی دارد و همچنین از تزریق اشتباه خون که می‌تواند عوارض کشنده‌ای داشته باشد، جلوگیری می‌کند.

وی افزود: زمانی که ما بتوانیم یک خون جهانی ایجاد کنیم، حمل و نقل و تزریق فرآورده‌های خونی ایمن را ساده می‌کنیم و در عین حال ضایعات خون را به حداقل می‌رسانیم.

گفتنی است که پژوهشگران در مطالعه خود به فاکتور Rh اشاره‌ای نکرده اند. علاوه بر گروه خونی، خون به عنوان Rh مثبت(گلبول‌های قرمز خون حامل آنتی‌ژن Rh) یا Rh منفی(گلبول‌های قرمز فاقد آنتی‌ژن Rh) طبقه‌بندی می‌شود. به عنوان مثال ممکن است شخصی بگوید گروه خونی من «AB منفی» است.

انتقال خون Rh مثبت به یک اهدا کننده Rh منفی باعث می‌شود که بدن دریافت کننده آنتی‌بادی‌های ضد Rh تولید کند و در صورت تزریق بعدی خون ممکن است واکنشی مشابه با تزریق خون گروه A به یک فرد دارای گروه خونی B ایجاد کند و منجر به تخریب سلول‌های خون وی شود.

پژوهشگران برای ثبت اختراع در مورد این آنزیم‌های جدید و روش ابداعی خود درخواست داده‌اند. آنها انتظار دارند که در طول سه سال و نیم آینده مطالعات خود را ادامه دهند و سپس به سراغ آزمایشات کنترل شده روی بیماران بروند.

این مطالعه در مجله Nature Microbiology منتشر شده است.

انتهای پیام