اكتشاف مليون مصدر محتمل لمضادات حيوية جديدة

اكتشف فريق بحث دولي نحو مليون مصدر محتمل للمضادات الحيوية في العالم الطبيعي، وذلك ضمن المساعي المبذولة لمكافحة أزمة مقاومة المضادات الحيوية.

ويشير مصطلح “مقاومة المضادات الحيوية” إلى التغيير التكيفي أو الطفرة التي تحدث في بعض أنواع البكتيريا، والذي يسمح لها بالنمو والبقاء على قيد الحياة في ظل وجود المضادات الحيوية التي من شأنها في الأصل أن تكون قادرة على قتل أو إيقاف نمو هذه البكتيريا المسببة للأمراض.

كما أنها، بحسب منظمة الصحة العالمية، من أكبر المخاطر التي تحيق اليوم بالصحة العالمية والأمن الغذائي والتنمية، حيث تقتل نحو 1.27 مليون شخص كل عام، بحسب الدراسة

وفي الدراسة المنشورة بدورية “Cell“، طوَّر الباحثون نهجاً يقوم على التعلم الآلي لتحديد الببتيدات المضادة للميكروبات، وقاموا بإنشاء كتالوج شامل ومبتكر لها.

وبرز الارتفاع المثير للقلق في البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية كأزمة صحية عالمية ملحة، ما يستلزم اكتشاف مضادات حيوية جديدة.

ويحاول العلماء اكتشاف مضادات حيوية جديدة لمواكبة التطور السريع لمسببات الأمراض المقاومة.

والببتيدات المضادة للميكروبات هي جزيئات بروتين صغيرة يمكن أن تقتل أو تمنع نمو الكائنات الحية الدقيقة الضارة، ويتم الحصول عليها من المواد الوراثية المتنوعة للكائنات الحية الدقيقة الموجودة في بيئات مختلفة حول العالم.

واستهدف النهج الجديد بيانات واسعة تضم نحو 150 ألف جينوم من الكائنات الحية التي يُحتمل أن تكون مصدراً للمضادات الحيوية.

نتائج واعدة

وباستخدام تقنيات التعلم الآلي، أنشأ الباحثون “كتالوج” يحتوي على مجموعة ضخمة لما يقرب من مليون ببتيد مضاد للميكروبات من البكتيريا.

ويقول الباحثون إن هذه المجموعة يمكن أن تساعد العلماء وشركات الأدوية في العثور على مضادات حيوية جديدة بسرعة أكبر.

ولضمان الأهمية العملية لهذا الكتالوج، قام الباحثون بتوليف واختبار 100 ببتيد ضد مجموعة من مسببات الأمراض المقاومة للأدوية ذات الصلة سريرياً والمتعايشة مع الأمعاء البشرية.

وكانت النتائج واعدة، إذ أظهر 79 من الببتيدات المُصنّعة نشاطاً مضاداً للميكروبات، مع 63 منها استهدفت البكتيريا المسببة للأمراض على وجه التحديد، مثل المكورات العنقودية الذهبية والإشريكية القولونية.

كما تمكنت بعض الببتيدات من تعطيل الأغشية البكتيرية، وهي آلية تجعلها فعالة ضد مجموعة واسعة من البكتيريا، بما في ذلك تلك المقاومة للمضادات الحيوية التقليدية.

ويقول المؤلف الرئيسي للدراسة لويس بيدرو كويلو، وهو باحث في مركز جامعة كوينزلاند لدراسات الميكروبيوم، إن هناك حاجة ملحّة لطرق جديدة لاكتشاف المضادات الحيوية الجديدة، إذ إن مقاومة البكتيريا للمضادات الموجودة “واحدة من أكبر التهديدات للصحة العامة، حيث تقتل 1.27 مليون شخص كل عام”.

وبدون التدخل لحل هذه الأزمة، تشير التقديرات إلى أن مقاومة مضادات الميكروبات يمكن أن تسبب ما يصل إلى 10 ملايين حالة وفاة سنوياً بحلول عام 2050.

وتحقق الفريق من تنبؤات الآلة عن طريق اختبار 100 ببتيد مُصنّع في المختبر ضد مسببات الأمراض ذات الأهمية السريرية، ووجدوا 79 أغشية بكتيرية معطلة و63 بكتيريا مستهدفة.

علاوة على ذلك، ساعدت بعض الببتيدات في القضاء على العدوى لدى الفئران قيد الاختبار، وقال كويلو: “اثنان على وجه الخصوص خفّضا البكتيريا بما يصل إلى 4 أضعاف الحجم”.

وفي نموذج ما قبل السريري، الذي تم اختباره على الفئران المصابة، أدى العلاج بهذه الببتيدات إلى نتائج مشابهة لتأثيرات “بوليميكسين ب”، وهو مضاد حيوي متوفر تجارياً يُستخدم لعلاج التهاب السحايا والالتهاب الرئوي والإنتان والتهابات المسالك البولية.

ويأمل كويلو أن يؤدي استخدام الذكاء الاصطناعي لفهم قوة الميكروبيوم العالمي، وتسخيرها إلى دفع الأبحاث المبتكرة لتحقيق نتائج أفضل في مجال الصحة العامة.