مضاد حيوي جديد يتغلب على المقاومة البكتيرية

تظهر دراسة جديدة نشرت نتائجها مؤخرا إمكانات مضاد حيوي في مكافحة البكتيريا المقاومة للأدوية والأمراض التي تسببها.

ابتكر باحثون من جامعة هارفارد وجامعة إلينوي في شيكاغو مضادًا حيويًا قد يوفر أداة جديدة في مكافحة البكتيريا المقاومة للأدوية والأمراض التي تسببها.

ووفقًا للعلوم، فإن المضاد الحيوي كريسوميسين يقلل بكفاءة الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض التي طورت مقاومة لمجموعة متنوعة من الأدوية المضادة للميكروبات التي يتم تناولها بشكل متكرر.

منتج واعد

المضاد الحيوي الجديد الواعد هو نتيجة تعاون طويل الأمد بين مختبر يوري بوليكانوف في UIC. وهو أستاذ مشارك في العلوم البيولوجية، وزملاؤه في جامعة هارفارد. كذلك يستخدم باحثو جامعة هارفارد الرؤى الحيوية حول الوظائف والبنية الخلوية التي يقدمها علماء UIC للمساعدة في تصميم وتصنيع الأدوية الجديدة.

في تطوير المضاد الحيوي الجديد، ركزت المجموعة على كيفية تفاعل العديد من المضادات الحيوية مع هدف خلوي مشترك -الريبوسوم- وكيف تقوم البكتيريا المقاومة للأدوية بتعديل ريبوسوماتها للدفاع عن نفسها.

وقال بوليكانوف إن أكثر من نصف المضادات الحيوية تمنع نمو البكتيريا المسببة للأمراض عن طريق التدخل في عملية التخليق الحيوي للبروتين. وهي عملية معقدة يحفزها الريبوسوم. والتي تشبه “الطابعة ثلاثية الأبعاد التي تصنع جميع البروتينات في الخلية”. علاوة على ذلك ترتبط المضادات الحيوية بالريبوسومات البكتيرية وتعطل عملية تصنيع البروتين، مما يتسبب في موت الغزاة البكتيريين.

تركيبة جديدة

لكن العديد من الأنواع البكتيرية طورت دفاعات بسيطة ضد هذا الهجوم. وفي إحدى الدفاعات، تتداخل هذه المضادات مع نشاط المضادات الحيوية عن طريق إضافة مجموعة ميثيل واحدة مكونة من ذرة كربون واحدة وثلاث ذرات هيدروجين إلى الريبوسومات الخاصة بها.

وقال بوليكانوف إن العلماء تكهنوا بأن هذا الدفاع كان مجرد بكتيريا تحجب جسديًا الموقع الذي ترتبط فيه الأدوية بالريبوسوم، “مثل وضع دبوس على كرسي”. لكن الباحثين وجدوا قصة أكثر تعقيدا، كما وصفوها في ورقة بحثية نشرت الشهر الماضي في مجلة Nature Chemical Biology.

وباستخدام طريقة تسمى علم البلورات بالأشعة السينية لتصوير الريبوسومات المقاومة للأدوية بدقة ذرية تقريبًا، اكتشفوا تكتيكين دفاعيين. ووجدوا أن مجموعة الميثيل تحجب موقع الارتباط فعليًا، ولكنها تغير أيضًا شكل “الأمعاء” الداخلية للريبوسوم، مما يزيد من تعطيل نشاط المضادات الحيوية.

علم البلورات المساعد

استخدم مختبر بوليكانوف بعد ذلك علم البلورات بالأشعة السينية للتحقيق في كيفية تحايل بعض الأدوية. بما في ذلك الدواء المنشور في مجلة Nature بالتعاون بين UIC وHarvard في عام 2021، على هذا الشكل الشائع من المقاومة البكتيرية.

وقال بوليكانوف: “من خلال تحديد البنية الفعلية للمضادات الحيوية التي تتفاعل مع نوعين من الريبوسومات المقاومة للأدوية. رأينا ما لم يكن من الممكن التنبؤ به من خلال البيانات الهيكلية المتاحة أو من خلال النمذجة الحاسوبية. كذلك من الأفضل دائمًا رؤيته مرة واحدة بدلاً من سماعه 1000 مرة. وكانت هياكلنا مهمة لتصميم هذا المضاد الحيوي الجديد الواعد وفهم كيفية تمكنه من الهروب من أكثر أنواع المقاومة شيوعًا”.

مضاد اصطناعي

كريسوميسين، المضاد الحيوي الجديد، اصطناعي. إنها منظمة مسبقًا لتجنب تداخل مجموعة الميثيل والارتباط بقوة بالريبوسومات. مما يؤدي إلى تعطيل وظيفتها. تتضمن هذه العملية تثبيت الدواء في شكل تم تحسينه مسبقًا للارتباط بالريبوسوم، مما يساعده على التغلب على الدفاعات البكتيرية.

وقال بوليكانوف: “إنها ببساطة ترتبط بالريبوسومات وتتصرف كما لو أنها لا تهتم بما إذا كان هناك هذا المثيلة أم لا. إنه يتغلب بسهولة على العديد من الأنواع الأكثر شيوعًا لمقاومة الأدوية”.

تجارب ناجحة

وفي التجارب على الحيوانات التي أجريت في جامعة هارفارد، نجح الدواء في الحماية من العدوى بسلالات مقاومة للأدوية المتعددة من مسببات الأمراض الشائعة. بما في ذلك المكورات العنقودية الذهبية والإشريكية القولونية والزائفة الزنجارية. وبناءً على هذه النتائج الواعدة، فإن الخطوة التالية هي تقييم فعالية وسلامة كريسوميسين على البشر.

ولكن حتى في هذه المرحلة المبكرة.. توضح العملية الدور الحاسم الذي تلعبه البيولوجيا الهيكلية في تصميم الجيل القادم من المضادات الحيوية وغيرها من الأدوية المنقذة للحياة، وفقًا لبوليكانوف.

وقال بوليكانوف: “بدون هذه الهياكل، سنكون عميانًا فيما يتعلق بكيفية ارتباط هذه الأدوية والتأثير على الريبوسومات المعدلة المقاومة للأدوية. إن الهياكل التي حددناها قدمت نظرة ثاقبة أساسية للآليات الجزيئية التي تسمح لهذه الأدوية بالتهرب من المقاومة.