بقلم: الدكتورة / زينب عبدالرحمن محمد مهدي.
الدرجة العلمية: باحث بكتريولوجي بمعهد بحوث الصحة الحيوانية- معمل فرعي بنها
البكتريوفاج هو فيروس يصيب البكتيريا ويستخدمها كمضيف لتكاثره. ويعتبر البكتريوفاج مصدراً مهماً لدراسة الوراثة والبيولوجيا الجزيئية والهندسة الوراثية.
ويحتوي البكتريوفاج على جزء من المادة الوراثية للبكتيريا التي يصيبها، ويمكن أن ينقلها إلى بكتيريا أخرى، مما يساهم في تنوعها وتطورها.
ويمثل البكتريوفاج الموجود في المحيط الحيوي ب 1030-31وهو مايعادل اعلي ب 10 اضعاف الخلايا البكتيريه الموجوده.
كما يمكن استخدام البكتريوفاج كعامل مضاد للبكتيريا في حالات مقاومة المضادات الحيوية أو عدم توافرها وبالتالي يساهم في علاج العدوى البكتيرية.
ويمكن اعتباره وسيلة آمنة وفعالة للقضاء على البكتيريا المقاومة، وله مزايا عدة مقارنة بالمضادات الحيوية، مثل التخصصية والانتقائية والقدرة على التكاثر داخل الخلايا المستهدفة.
تطور مقاومة الميكروبات للمضادات الحيوية المختلفة:
بدأ استخدام المضادات الحيوية كعنصر أساسي في العلاج بعد اكتشاف البنسلين سنة 1928م علي يد السير الكسندر فليمنغ وسرعان ما تطور حتي اصبح العلاج بالمضادات الحيوية كحجر الأساس في الرعاية الصحية.
في البداية اعتقد علماء الوراثة البكتيرية أن ظهور مقاومة لهذه المضادات الحيوية امر غير مرجح او متوقع ولكن سرعان ما تطورت الميكروبات وبدا في الظهور سلالات أكثر شدة وضراوة وأكثر مقاومه للمضادات الحيوية المعروفة في ذلك الوقت. مما ادي العلماء لدراسة مثل هذا التغيير والذي أرجحه معظم الباحثين الي قدرة الميكروب على نقل المادة الوراثية المحملة بالجين المقاوم للمضادات الحيوية افقيا او راسيا في بعض أنواع الميكروبات.
ولسوء الحظ، ينتشر الان على نطاق واسع العديد من الميكروبات المقاومة لأنواع مختلفة من المضادات الحيوية والتي تشكل تهديدا كبيرا على الصحة العامة. ففي الولايات المتحدة وحدها تسجل أكثر من 2.8 مليون حاله أصابه و35000 حالة وفاة سنويا نتيجة البكتريا المقاومة للمضادات الحيوية. وعلي الصعيد العالمي سجل عام 2019 وفاه 1.2مليون شخص بسبب العدوي بالبكتريا المقاومة للمضادات الحيوية. ومن المتوقع أن يصل عدد الوفيات نتيجة البكتريا المقاومة للمضادات الحيوية الي 10 ملايين بحلول عام 2050 أذا لم يتواجد حل بديل للمضادات الحيوية للقضاء على العدوي البكتيرية.
اكتشاف البكتريوفاج وإمكانية استخدامه كبديل للمضادات الحيوية:
تم أكتشاف البكتريوفاج (العاثيات التي تتطفل على البكتريا) بشكل مستقل في عام 1915م علي يد العالم فريدرك توت وفي عام 1917م علي يد العالم فيليكس ديرل وتم تقديم وعود كبيرة علي استخدامها كمضادات للبكتيريا ولكن نظرا للنجاح الباهر الذي قدمه اكتشاف البنسلين والمضادات الحيوية الأخرى في التجارب السريرية تم التراجع عن فكرة تطبيق العاثيات سريرا. ولكن ادي ظهور البكتريا المقاومه للمضادات الحيوية الي تجديد الاهتمام بالعاثيات وكيفية استخدامها.
وللبكتريوفاج (العاثيات) عدة إستراتيجيات أنجابية داخل البكتريا المضيفة: العاثيات المحللة (Lytic phage) والتي تخترق البكتريا المضيفه وتتكاثر بداخلها وتسبب تحلل للبكتريا المضيفه خلال مرحلة التكاثر، العاثيات الليزوجينية (Lysogenic phage) وتعتمد علي الجينوم البكتيري للبكتريا المضيفة وتحلل مضيفتها بشكل انتهازي ، كما تظهر مجموعة فرعية من العاثيات اليزوجينية تعرف بالفيروسات النيونية (inoviruses) والتي تتكاثر داخل البكتيريا المضيفة بدون تحلل وتسمي بالعدوي المزمنة.ونتيجة لأختلاف هذه الاستراتيجيات التناسلية والتي تسبب تأثير مميز على الحمض النووي للبكتيريا وبالتالي من الممكن استخدامها كمضادات للميكروبات.وللعاثيات فترة طويلة من التاريخ التطوري مع البكتريا بالإضافة لقدرتها علي نقل المادة الوراثية بين أنواع البكتريا المختلفة اومن خلال نفس السلالة.
وقد تجدد الاهتمام باستخدام البكتريوفاج كعلاج للعدوي البكتيرية خلال ال 15 سنة الماضية وبالرغم من ظهور نتائج مختلطة في التجارب السريرية الا ان حالات متعددة أظهرت نجاح من أستخدمه سواء بالعاثيات التقليدية او المعدلة، وتعتبر العاثيات ” البكتريوفاج” جزء لا يتجزا من الميكروبيوم البشري ولذلك فبشكل عام يعد استخدام البكتريوفاج في العلاج امن وجيد التحمل علي الرغم من أن مازال هناك العديد من الأسئلة حول الجرعة المثلي ونظام العلاج المناسب لاستخدامه للحصول علي افضل نتائج.
التحديات في استخدام البكتريوفاج كبديل للمضادات الحيوية:
-
مقاومة البكتيريا: قد تطور البكتيريا نفسها بمرور الوقت لتكتسب القدرة على مقاومة البكتيريوفاج بطرق مماثلة لتلك التي تودي الي مقاومة المضادات الحيوية. وبالتالي صعوبة اختيار البكتيريوفاج المناسب لنوع البكتيريا المستهدفة.
-
أستجابة الجهاز المناعي: قد يودي استخدام البكتريوفاج الي تفاعلات غير متوقعة مع جهاز المناعة لدي بعض الافراد مما قد يسبب تاثيرات جانبية.
-
تطور البكتيرية الضارة: أحتمال حدوث تغيرات جينية في البكتيريوفاج أو البكتيريا مما يزيد من فرصة نشوء سلالات جديدة قد تكون أكثر ضرارا او ضراوة علي الانسان او الحيوان.
-
الفاعلية والتأثير البيئي: يمكن أن تكون فعالية البكتيريوفاج متفاوتة بين أنواع البكتيريا المختلفة، وقد تكون التأثيرات البيئية لاستخدامها غير معروفة بشكل كامل.
-
التنظيم والتشريعات: نقص في التنظيم والمعايير الدولية لضمان جودةوسلامة البكتريوفاج وطرق إنتاجه وتخزينه وتطبيقه، مما يتطلب وضع إطار قانوني لضمان سلامة وفعاليه استخدام الكتريوفاج.
-
قبول المجتمع: يمكن إن يكون هناك تحديات في قبول المجتمع لاستخدام البكتريوفاج كبديل للمضادات الحيوية نتيجة لقله الدراسات السريرية أو الأدلة العلمية علي فوائدة مقارنة بالمضادات الحيوية التقليدية.
المصادر:
-
Chen, Q.; Dharmaraj, T.; Cai, P.C.; Burgener, E.B.; Haddock, N.L.; Spakowitz, A.J.; Bollyky, P.L. Bacteriophage and Bacterial Susceptibility, Resistance, and Tolerance to Antibiotics. Pharmaceutics 2022, 14, 1425. https://doi.org/10.3390/ pharmaceutics14071425
-
Dhingra, S.; Rahman, N.A.A.; Peile, E.; Rahman, M.; Sartelli, M.; Hassali, M.A.; Islam, T.; Islam, S.; Haque, M. Microbial Resistance Movements: An Overview of Global Public Health Threats Posed by Antimicrobial Resistance, and How Best to Counter. Front. Public Health 2020, 8, 535668.
-
Liu, G.; Thomsen, L.E.; Olsen, J.E. Antimicrobial-induced horizontal transfer of antimicrobial resistance genes in bacteria: A mini-review. J. Antimicrob. Chemother. 2022, 77, 556–567.
-
Lerminiaux, N.A.; Cameron, A.D.S. Horizontal transfer of antibiotic resistance genes in clinical environments. Can. J. Microbiol. 2019, 65, 34–44
-
Aslam, B.; Wang, W.; Arshad, M.I.; Khurshid, M.; Muzammil, S.; Rasool, M.H.; Nisar, M.A.; Alvi, R.F.; Aslam, M.A.; Qamar, M.U.; et al. Antibiotic resistance: A rundown of a global crisis. Infect. Drug Resist. 2018, 11, 1645–1658.
-
Antimicrobial Resistance Collaborators. Global burden of bacterial antimicrobial resistance in 2019: A systematic analysis. Lancet 2022, 399, 629–655.
-
Ghosh, C.; Sarkar, P.; Issa, R.; Haldar, J. Alternatives to Conventional Antibiotics in the Era of Antimicrobial Resistance. Trends Microbiol. 2019, 27, 323–338.
-
Wegrzyn, G. Should Bacteriophages Be Classified as Parasites or Predators? Pol. J. Microbiol. 2022, 71, 3–9.
-
Romero-Calle,D.; Benevides, R.G.; Góes-Neto, A. and Billington, C. 2019. Bacteriophages as Alternatives to Antibiotics in Clinical Care.Antibiotics 2019, 8, 138; doi:10.3390/antibiotics8030138.
