باکتری ها سلاح های مخفی علیه آنتی بیوتیک ها به کار می‌گیرند

دو سویه از باکتری E.coli (نوع وحشی و GASP) برای رشد بر روی  یک سطح صاف با هم رقابت می‌کنند. نوع وحشی بر روی سطح به صورت سبز دیده می‌شود در حالی که GASP قرمز رنگ است.

دو سویه از باکتری E.coli (نوع وحشی و GASP) برای رشد بر روی  یک سطح صاف با هم رقابت می‌کنند. نوع وحشی بر روی سطح به صورت سبز دیده می‌شود در حالی که GASP قرمز رنگ است.

 

توانایی باکتری های بیماری زا در به دست آوردن مقاومت نسبت به داروهای آنتی بیوتیک باعث افزایش نگرانی در رابطه با سلامت انسان ها شده است. دانشمندان به تازگی کشف کرده اند که بعضی از این دشمن های میکروسکوپی باهوش تر از چیزی که فکر می‌کردیم هستند. آنها با استفاده از تغییرات ژنتیکی مخفی و تحت شرایط ناپایدار، به تکامل سریع رسیده و مقاومت به آنتی بیوتیک ها را به روش های متفاوت تری نسبت به چیزی که قبلا فکر می‌شد به دست می‌آورند. نتایج حاصل از این تحقیق در مجله Biomicrofluidics به چاپ رسیده است.

در این مقاله محققان دانشگاه Princeton از New Jersey شرح داده اند که چگونه دو سویه متفاوت از باکتری E.coli با استفاده از جهش های ژنتیکی متفاوت با سرعت زیادی موفق به ایجاد مقاومت علیه آنتی بیوتیک ها شدند. ابداع راه حل های متفاوت برای یک مشکل نشان دهنده گستردگی توانایی ژنتیکی باکتری ها، برای مقابله با آنتی بیوتیک هاست. این توانمندی پیشرفته، از بین بردن آنها را بسیار دشوار می‌سازد.

سرپرست این تحقیق و متخصص بیوفیزیک دانشگاه Princeton پروفسور Robert Austin می‌گوید:

" باکتری ها بسیار زیرک هستند. آنها راه های پنهانی مانند بازسازی ساختار ژنومی‌ خود برای پاسخ به شرایط دشوار دارند."

دکتر Austin می‌افزاید:

" فهم اینکه باکتری ها چگونه می‌توانند از دارو ها جان سالم به در برند نشان دهنده هوشمندانه بودن آنهاست. این یافته به ما می‌آموزد که آنتی بیوتیک ها را باید با دقت بسیار بیشتری نسبت به گذشته مصرف کنیم."

سرعت بخشیدن به تکامل

گروه Austin و همکارانش، متخصص ایجاد ریز ساختارهای (microstructures)  مایع و منحصر به فرد برای آزمودن تئوری تکامل باکتری ها هستند. به جای استفاده از لوله آزمایش و یا پتری دیش ها (که در آزمایشگاه های آکادمیک به کار می‌روند) این محققان ابزاری را ساختند که معتقدند شرایط زیستی طبیعی و اکولوژیک را بهتر شبیه سازی می‌کند.

این گروه از یک دستگاه با جریان مایع (microfluidics) اختصاصی استفاده کردند که حاوی حدود ۱۰۰۰ ریز زیستگاه (microhabitat) متصل به هم است که محل رشد باکتری ها هستند. این دستگاه، غلظت های پیچیده ای از غذا و داروهای آنتی بیوتیکی مشابه زیستگاه های طبیعی باکتری ها (مانند روده یا دیگر اندام درونی بدن انسان) را شبیه سازی می‌کند.

دکتر Austin می‌گوید:

" در شرایط محیطی پیچیده، نیاز فوری به مقاومت می‌تواند با سرعت بیشتری نسبت به شرایطی که در یک لوله آزمایش اتفاق می‌افتد پیش رود."

از یافته های تحقیقات پیشین با استفاده از ریز دستگاه های ظریف و پیچیده، محققان می‌دانستند که بعضی از سویه های وحشی باکتری E.coli به سرعت مقاومت نسبت به آنتی بیوتیک را به دست می‌آورند. این گروه به دنبال این بودند که آیا یک گونه جهش یافته به نام GASP که با سرعت بیشتری و در منابع محدود تری رشد می‌کند نیز می‌تواند همان مقاومت به آنتی بیوتیک را در شرایط یکسان نشان دهد؟

سلاح های پنهانی آشکار شدند

با توالی یابی ژنوم کلونی های باکتریایی نوع وحشی و GASP که در معرض آنتی بیوتیک سیپروفلوکساسین (ciprofloxacin, Cipro) قرار گرفته بودند، دانشمندان متوجه شدند که جهش های ژنتیکی متفاوت می‌تواند منجر به سطح یکسانی از مقاومت نسبت به آنتی بیوتیک شوند. یکی از سویه های GASP مقاوم به آنتی بیوتیک، به گونه ای تکامل پیدا کرد که دیگر نیازمند ایجاد بیوفیلم  برای زنده ماندن در شرایط دشوار نباشد. او این کار را با به کار گیری قطعه ای از DNA که از یک ویروس آلوده کننده باکتری به دست آورده بود انجام داد. در حالی که سویه دیگر از این روش استفاده نکرده بود و این نشان دهنده توانایی سویه های مختلف برای عملکرد به صورت مستقل می‌باشد.

ویروس ها، DNA خود را به درون باکتری تزریق می‌کنند و گاهی این توالی های DNA در ژنوم باکتری باقی مانده و به نظر می‌رسد که عملکرد خاصی در تکثیر ویروس نداشته باشند. در شرایط طبیعی، DNA باقی مانده نه کمکی به باکتری می‌کند و نه مشکل ساز خواهد شد اما در شرایط دشوار محیطی، باکتری می‌تواند از این DNA جدید برای تکامل سریع جهش های مقاومت نسبت به آنتی بیوتیک استفاده کند.

دکتر Austin می‌گوید:

"نتایج این تحقیق نشان دهنده ظرافت و گستردگی ابزارهایی است که باکتری ها برای مقابله با شرایط دشوار به کار می‌برند."

 او کنجکاو است که بداند آیا روش های باقی مانده برای کشتن میکروب ها مانند استفاده از اتانول برای میکروب زدایی سطوح نیز آسیب پذیر می‌باشند یا نه؟ هم اکنون گروه تحقیقاتی او به دنبال آزمودن باکتری ها برای تکامل مقاومت به اتانول در این دستگاه جدید هستند.

 

منبع: Biomicrofluidics

  • نویسنده : هوتن رادپور
  • تاریخ انتشار : ۰۶-۰۹-۹۳
  1. ضحا گفت:

    سلام.با تشکر از مطلب خوبتون.سوالی داشتم.منظور از نوع وحشی یک باکتری چیست؟ به چه نوعی از میکرولرگانیسم وحشی میگویند؟

    • بهزاد گفت:

      منظور این است که باکتری بصورت طبیعی وجود داشته و جهش ژنتیکی در اون ایجاد نشده باشه. کلا در مطالعات بیولوژیک ما به گروه های تغییر نیافته نوع وحشی یا wild می گوییم.

  2. محمدرضا بیک محمدی گفت:

    سلام واقعا از مطالبتون لذت میبرم!!!!! خیلی سپاسگذارم.