طور علماء معهد وايزمان طريقة جديدة تسمح بإلقاء نظرة غير مسبوقة على العلاقة بين البكتيريا والخلية المضيفة نحو حل لمشكلة مقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية
تختلف البكتيريا، مثل البشر، في تفضيلاتها للتزاوج. بعضها مستقل تمامًا، بينما يفضل البعض الآخر الشركة. تنتمي السالمونيلا والعديد من البكتيريا الأخرى إلى التنوع الاجتماعي: فهي يمكن أن توجد بل وتزدهر داخل الخلية المضيفة. ولكن على عكسنا، فإن هذه البكتيريا لا تغازل الخلية لفترة طويلة بحيث تستسلم لها وتفتح أبوابها، بل تحقنها بالبروتينات التي تسيطر على أنظمتها. في السنوات الأخيرة، يعود الفضل، من بين أمور أخرى، إلى الدراسات التي أجراها فريق البروفيسور. روي ابراهام في معهد وايزمان للعلوم، تم اكتشاف اختلافات في البروتينات التي تحقنها الأنواع الفرعية المختلفة في مضيفيها، وقد يكون هذا أيضًا السبب وراء كون بعضها أكثر عنفًا من غيرها. على سبيل المثال، هناك أكثر من 2,500 نوع فرعي من السالمونيلا، ولكن أقلية منها فقط هي التي تسبب مرضًا خطيرًا. في المقال منشور في المجلة العلمية "سجلات الأكاديمية الأمريكية للعلوم" (PNAS)قدم باحثون من مجموعة البروفيسور أبراهام طريقة بحثية تلقي ضوءًا جديدًا على العلاقات بين البكتيريا ومضيفيها وتكشف ما الذي يجعل بعضها عنيفًا بشكل خاص.
في العقد الماضي، حدثت ثورة في علوم الحياة جعلت من الممكن فهم العمليات الجزيئية بدقة غير مسبوقة. أصبحت هذه الثورة ممكنة، من بين أمور أخرى، بفضل طرق تحديد تسلسل المادة الوراثية على مستوى الخلية الواحدة. ولكن عندما يتعلق الأمر بالعلاقات الجزيئية بين الآلاف من الأنواع الفرعية البكتيرية ومجموعة مثيرة للإعجاب بنفس القدر من العوائل، فإن التسلسل على مستوى الخلية الواحدة ببساطة غير ممكن باستخدام الأدوات الموجودة. على سبيل المثال، من أجل رسم خريطة للاختلافات في العدوى ودرجة العنف بين الأنواع الفرعية المختلفة من السالمونيلا، من الضروري ليس فقط تسلسل المادة الوراثية للخلايا البكتيرية على مستوى الخلية الواحدة، ولكن أيضًا المادة الوراثية للخلايا البكتيرية. الخلايا المضيفة المحددة التي أصيبت بالعدوى - ثم ربط النتائج التي توصل إليها الضيف والمضيف.
الطريقة الجديدة التي تم تطويرها في مختبر البروفيسور أبراهام من قسم علم المناعة والتجديد البيولوجي تجعل من الممكن القيام بذلك بفضل مرتكزين مركزيين: المرتكز الأول للطريقة التي تم تطويرها تحت قيادة الدكتور أوري هيمان، يسمح بأخذ مجموعة من السلالات البكتيرية، كل منها لديه تغير جيني محدد (طفرة) وإرفاق الباركود الجيني بها - تسلسلات الحمض النووي التي تسمح بالتعرف على كل نوع لاحقًا في الدراسة، حتى عندما يكون داخل الخلية المضيفة جهاز كمبيوتر نموذج يسمى MAESTRO، والذي تم تطويره تحت قيادة الدكتورة نوع بن موشيه، والذي يطابق نتائج التسلسل لكل باركود بكتيري مع نتائج التسلسل للخلية المضيفة المحددة التي أصابتها. باستخدام النموذج، من الممكن تحليل كيفية تأثير كل سلالة متحولة من البكتيريا على سلوك المضيف، في حين يتم التعبير عن البروتينات بشكل فريد فقط في الخلايا المضيفة المصابة بسلالة معينة. وبهذه الطريقة، تسمح الطريقة بتنفيذ "التسلسل المزدوج" للبكتيريا والمضيف على مستوى الخلية المفردة.
وفي دراسة منشورة، أظهر الباحثون الطريقة الجديدة على 25 سلالة متحولة من السالمونيلا التي أصابت الخلايا البلعمية في الجهاز المناعي. وباستخدامه، تعرفوا على العلاقة بين كل سلالة بكتيرية وخلية مضيفة وحددوا أن هناك سلالة معينة تثير استجابة مناعية قوية بشكل غير طبيعي في المضيف. وكانت تلك السلالة تفتقر إلى البروتين الذي أنتجته جميع السلالات الأخرى وحقنته في المضيف بنجاح. وخلص الباحثون إلى أن هذا البروتين ضروري لقمع الجهاز المناعي للمضيف. يوضح البروفيسور أبراهام: "لقد اكتشفنا دورًا جديدًا لبروتين معروف وأظهرنا أنه يخرب آليات الدفاع لدى المضيف". "في الواقع، هناك العديد من البروتينات التي تحقنها البكتيريا في مضيفيها ولم يتم بعد فك رموز وظيفة معظمها. ستسمح لنا الطريقة التي طورناها بمواصلة الكشف بشكل منهجي عن أدوار هذه البروتينات. علاوة على ذلك، يمكن لطريقتنا أن تكون يتم ترجمتها إلى أي نوع من البكتيريا، بما في ذلك البكتيريا الصديقة التي تعتبر مهمة لعمل أنظمتنا المختلفة، والمجموعات في جميع أنحاء العالم تستخدمها بالفعل."
إلى جانب تعزيز البحوث الأساسية، تكمن أهمية هذه الطريقة في تعزيز القدرة على الدفاع ضد البكتيريا المسببة للأمراض في عصر تحدد فيه منظمة الصحة العالمية مقاومة المضادات الحيوية باعتبارها واحدة من أكبر التهديدات التي تهدد صحة الإنسان وأمنه الغذائي. ويشير البروفيسور أبراهام إلى أن "هناك استراتيجيتين دفاعيتين جديدتين محتملتين لا يزال تطويرهما في المراحل الأولية، لتقليل درجة عنف البكتيريا المسببة للأمراض أو تعزيز الاستجابة المناعية للخلايا المضيفة. وتسمح الطريقة الجديدة بـ كلاهما: فهم في الوقت نفسه كيف تهاجم البكتيريا وكيف تدافع الخلية المضيفة عن نفسها."
وشارك في الدراسة أيضًا درور يحزقيل، والدكتورة كاميلا تسيولي ماتيولي، ونيتا بلومبرجر، والدكتور جيلي روزنبرغ، وأرييه سولومون، والدكتور دوتان هوفمان من قسم علم المناعة والتجديد البيولوجي في المعهد.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
