ویروس تازه کشف شده باکتری های “خواب” را از بین می برد

محققان ویروسی را کشف کرده اند که می تواند باکتری های خفته را از بین ببرد.

این کشف می تواند به مبارزه با میکروب هایی که تنها با آنتی بیوتیک ها قابل درمان نیستند کمک کند.

در طبیعت، بیشتر باکتری ها در حداقل میزان زندگی می کنند. اگر کمبود مواد مغذی یا استرس را تجربه کنند، متابولیسم خود را به صورت کنترل شده خاموش می کنند و به حالت استراحت می روند. در این حالت آماده به کار، فرآیندهای متابولیکی خاصی هنوز اتفاق می‌افتد که به میکروب‌ها اجازه می‌دهد محیط را درک کنند و به محرک‌ها پاسخ دهند، اما رشد و تقسیم به حالت تعلیق در می‌آید.

این همچنین از باکتری ها در برابر مثلاً آنتی بیوتیک ها یا ویروس هایی که منحصراً از باکتری ها تغذیه می کنند محافظت می کند. چنین ویروس هایی که باکتری ها را آلوده می کنند به نام فاژهاجایگزین احتمالی آنتی بیوتیک هایی هستند که به دلیل مقاومت دارویی دیگر (به اندازه کافی) موثر نیستند.

تاکنون، اجماع متخصصان بر این باور بودند که فاژها تنها زمانی باکتری‌ها را با موفقیت آلوده می‌کنند که دومی در حال رشد هستند.

محققان در ETH زوریخ به این فکر کردند که آیا تکامل ممکن است باکتریوفاژهایی را ایجاد کرده باشد که در باکتری‌های غیرفعال تخصص دارند و می‌توانند برای هدف قرار دادن آنها استفاده شوند. آنها جستجوی خود را در سال 2018 آغاز کردند.

اکنون، یک مطالعه جدید منتشر شده در ارتباطات طبیعت نشان می دهد که چنین فاژهایی، اگرچه نادر هستند، اما وجود دارند.

کشف یک توده کمپوست

زمانی که الکساندر هارمز، پروفسور ETH زوریخ و تیمش در دانشگاه بازل بایوزنتروم پروژه خود را در سال 2018 آغاز کردند، تصور کردند که در سال اول می توانند حدود 20 فاژ مختلف را که به باکتری های غیرفعال حمله می کنند، جدا کنند. اما اینطور نبود: تا سال 2019 بود که دانشجوی دکترای هارمز، Enea Maffei، ویروس جدیدی را که قبلاً ناشناخته بود، جدا کرد.

این ویروس که در مواد گیاهی در حال پوسیدگی از گورستانی در نزدیکی ریهن (کانتون بازل-استاد) یافت می‌شود، می‌تواند باکتری‌های غیرفعال را آلوده کرده و از بین ببرد.

مافی می‌گوید: «این اولین فاژ توصیف‌شده در ادبیات است که نشان داده شده است به باکتری‌های نهفته حمله می‌کند.

هارمز می گوید: «با توجه به تعداد زیاد باکتریوفاژها، من همیشه متقاعد شده ام که تکامل باید برخی از آنها را تولید کرده باشد که می توانند به باکتری های خفته تبدیل شوند. محققان فاژ جدید خود را Paride نامیدند.

باکتری های خفته شگفت انگیز

ویروسی که محققان کشف کردند آن را آلوده می کند سودوموناس آئروژینوزا، یک باکتری که معمولا در بسیاری از محیط ها یافت می شود. گونه های مختلف آب، گیاهان، خاک و انسان را مستعمره می کنند. در بدن انسان، برخی از سویه ها می توانند باعث بیماری های تنفسی جدی مانند ذات الریه شوند که می تواند کشنده باشد.

“ما فقط در ابتدای راه هستیم. تنها چیزی که به یقین می دانیم این است که تقریباً هیچ نمی دانیم.

نحوه ورود فاژ جدید به حالت نهفته P. aeruginosa با این حال، میکروب‌ها با تعجب هنوز برای محققان نامشخص است. آنها گمان می کنند که ویروس از یک کلید مولکولی خاص برای بیدار کردن باکتری ها استفاده می کند و سپس مکانیسم های تولید مثل سلول ها را برای تولید مثل خودش ربوده است. با این حال، محققان هنوز متوجه نشده اند که این دقیقا چگونه کار می کند.

بنابراین، آنها قصد دارند ژن ها یا مولکول هایی را که زیربنای این مکانیسم بیداری هستند، روشن کنند. بر این اساس، آنها می توانند موادی را در یک لوله آزمایش بسازند تا فرآیند بیداری را به عهده بگیرند. سپس چنین ماده ای را می توان با یک آنتی بیوتیک مناسب ترکیب کرد که باکتری ها را به طور کامل از بین می برد.

“اما ما فقط در ابتدای راه هستیم. هارمز می‌گوید تنها چیزی که با اطمینان می‌دانیم این است که تقریباً هیچ نمی‌دانیم.

با هم بهتره

برای آزمایش اثربخشی فاژ Paride، محققان آن را به آنتی بیوتیکی به نام متصل کردند مروپنم. این امر سنتز دیواره سلولی را مختل می کند و بنابراین فقط در فرآیندهای سلولی که به فاژها آسیب نمی رسانند تداخل می کند. آنتی بیوتیک هیچ تاثیری بر باکتری های غیرفعال ندارد زیرا آنها دیواره سلولی جدیدی را سنتز نمی کنند.

زمانی که این ویروس در ظروف کشت سلولی آزمایش شد، توانست 99 درصد از باکتری‌های غیرفعال را از بین ببرد، اما 1 درصد آن را زنده گذاشت. تنها ترکیب فاژهای Paride و مروپنم توانست کشت باکتری را به طور کامل از بین ببرد، اگرچه دومی به خودی خود تأثیر قابل توجهی نداشت.

مافی در یک آزمایش بیشتر به همراه نینا هانا، پزشک بیمارستان دانشگاه بازل، این ترکیب را روی موش‌های آلوده مزمن آزمایش کرد. نه فاژ و نه آنتی بیوتیک به تنهایی در موش ها به خوبی کار نکردند، اما برهمکنش بین فاژ و آنتی بیوتیک ها در موجودات زنده نیز بسیار مؤثر بود.

مافی می گوید: «این نشان می دهد که یافته ما فقط یک مصنوع آزمایشگاهی نیست، بلکه ممکن است از نظر بالینی نیز مرتبط باشد.

آیا فاژها می توانند جایگزین آنتی بیوتیک ها شوند؟

متخصصان سال هاست که به شدت در مورد فاژ درمانی بحث می کنند. محققان و پزشکان امیدوارند روزی بتوانند از فاژها برای جایگزینی آنتی بیوتیک هایی که بی اثر شده اند استفاده کنند. با این حال، کاربردهای گسترده هنوز وجود ندارد زیرا مطالعات جامعی انجام نشده است.

هارمز می‌گوید: «آنچه در حال حاضر داریم بیشتر موارد جدا شده است.

مطالعات محققان بیمارستان نظامی کوئین آسترید در بروکسل نشان داد که این درمان وضعیت سه چهارم بیماران را بهبود می بخشد و می تواند باکتری ها را تا 61 درصد از بین ببرد. با این حال، این بدان معناست که در چهار بیمار از هر 10 بیمار، میکروب‌ها را نمی‌توان با فاژ درمانی حذف کرد، حتی اگر باکتری مورد نظر در آزمایشگاه به فاژها حساس بود.

این ممکن است به این دلیل باشد که بسیاری از باکتری ها در بدن در یک حالت خفتههارمز می گوید، به خصوص در مورد عفونت های مزمن، و بنابراین فاژها نمی توانند به آنها نفوذ کنند. باکتری های خفته نیز ممکن است نقش مهمی در عفونت با سویه های غیر مقاوم داشته باشند.

در مورد عفونت، این بدان معناست که دانستن وضعیت فیزیولوژیکی باکتری مورد نظر مهم است. سپس فاژهای مناسب همراه با آنتی بیوتیک ها می توانند به صورت هدفمند استفاده شوند. با این حال، قبل از اینکه بتوانید فاژهای مناسب را برای یک درمان خاص انتخاب کنید، باید دقیقاً بدانید که چگونه فاژ به یک باکتری حمله می کند. هارمز توضیح می دهد که هنوز این اتفاق نیفتاده است، زیرا ما هنوز در مورد فاژها اطلاعات کمی داریم.

بنابراین در سال‌های آینده، محققان دقیقاً بررسی خواهند کرد که چگونه فاژ جدید باکتری‌ها را از خواب عمیق بیدار می‌کند، آنها را آلوده می‌کند و آنها را مستعد ابتلا به آنتی‌بیوتیک‌ها می‌کند.

SNSF Starting Grant به Alexander Harms و NCCR Anti Resist بودجه این کار را تامین کردند.

منبع: ETH زوریخ