حاول العلماء منذ فترة طويلة إدخال البكتيريا المعدلة وراثيًا في الأمعاء لعلاج الأمراض. في الماضي، ركزت هذه المحاولات على هندسة سلالات معملية مشتركة من الإشريكية القولونية (E. coli)، والتي لا يمكنها منافسة بكتيريا الأمعاء الأصلية والمتكيّفة بشكل جيد مع مضيفها.

أمّا الآن، نجحت مجموعة من الباحثين من جامعة كاليفورنيا، سان دييغو، في هندسة الإشريكية القولونية المجموعة من كل من ميكروبات الأمعاء البشرية والفئران، وأظهرت أن لديها القدرة على علاج أمراض مثل مرض السكري. نُشرت اكتشافاتهم في مجلة Cell.

يقول أمير زارينبار، أخصائي أمراض الجهاز الهضمي في جامعة كاليفورنيا سان دييغو هيلث وكبير الباحثين في الورقة: “كل ما يمكنني قوله عن البكتيريا غير الأصلية أنها فرصة جيدة. إن ميكروبيوم الأمعاء ديناميكي للغاية ويتغير باستمرار، مما يجعل الأمور أكثر صعوبة بالنسبة للبكتيريا غير الأصلية”.

كما أردف قائلًا: “إنه لتحدٍ للبكتيريا التي لم تعش أبدًا داخل حيوان ثديّ من قبل أن تذهب الآن إلى غابة ميكروبيوم الأمعاء مع كل هذه الظروف المعادية التي تهدف إلى منع الغزاة البكتيريين من السيطرة”.

ابتكرت المجموعة حلاً لهذه المشكلة عن طريق الهندسة المباشرة للإشريكية القولونية المجموعة من المضيفين. يقول زارينبار: “البكتيريا في أجسامنا تتكيف مع كل واحد منا بشكلٍ خاص من حيث نوع الأطعمة التي نتناولها، والضغوط الشائعة التي يتعرض لها جسمنا أو تستحثها، وخلفيتنا الجينية”. وأضاف: “تعد هذه البيئة المتقلبة باستمرار أمر طبيعي لها”. هذه ميزة كبيرة للبكتيريا الأصلية والتي جعلتها مرشحًا مثاليًا للهندسة.

وأوضح: “لقد صممنا هذه البكتيريا لتصبح مصانع محتملة لإنتاج الأدوية يمكنها العيش في الميكروبيوم الخاص بنا. نعلم أن الإشريكية القولونية يمكن أن تلتقط الجينات المسببة للأمراض وتسبب المرض، وندرك الآن أنه إذا وضعنا جينًا مفيدًا، فيمكن أن يساعدنا في التعامل مع الأمراض المزمنة بشكل أفضل، وربما حتى علاج بعضها”.

قام الفريق أولاً بجمع عينات البراز من المضيف واستخلاص بكتيريا الإشريكية القولونية لإجراء مزيد من التعديلات. “نقول للبكتيريا: مرحبًا، سنعطيك قوة خارقة جديدة، قد لا تستفيدين منها حتى، لكننا سنعيدك مباشرةً إلى البيئة التي تزدهرين فيها”، على حد وصف زارينبار.

القوة العظمى التي أعطاها الفريق لهذه البكتيريا المحددة هي بروتين يسمى هيدروليز الملح الصفراوي (BSH). بعد معالجة واحدة في الفئران، عُثر على الإشريكية القولونية مع (BSH) في جميع أنحاء القناة الهضمية للفئران بالكامل حيث احتفظت بنشاط (BSH) طوال عمر المضيف. أظهرت المجموعة أيضًا أن نشاط (BSH) كان قادرًا على التأثير بشكل إيجابي على تطور مرض السكري في الفئران.

هذا تحسن كبير بالمقارنة بالعلاجات المماثلة مع السلالات المختبرية غير الأصلية للبكتيريا المهندسة، حيث غالبًا ما يتطلب الأمر أكثر من علاج واحد. ولا تبقى هذه البكتيريا المهندسة في أمعاء المضيف بطول مدة أو بثبات الإشريكية القولونية الأصلية التي حددها فريق البروفيسور زارينبار.

بالإضافة إلى التأثير الناجح على مرض السكري في الفئران، تمكنت المجموعة أيضًا من إجراء تعديل مماثل على الإشريكية القولونية المستخرجة من الأمعاء البشرية.

في حين أنها أظهرت نتائج جوهرية، تأتي هندسة البكتيريا الأصلية مع مجموعة من التحديات الأخرى. يقول زارينبار: “البكتيريا الأصلية مقاومة جدًا للتغييرات؛ إنها جزء من آلية دفاعها الفطرية”.

تشير بياناتهم إلى أن معدل نجاح إدخال الجين في بكتيريا أصلية يقل بنحو 100 ضعف عن معدل نجاح بكتيريا سلالة المختبر، لكن زارينبار وفريقه يعملون على تحسين هذه العملية. أوضح زارينبار: “هناك العديد من أدوات الهندسة الوراثية الجديدة المتاحة الآن والتي ستسمح لنا بهندسة هذه البكتيريا بشكل أكثر فاعلية”.

تخطط المجموعة لاستخدام هذه التقنية لإيجاد طرق لعلاج المزيد من الأمراض. يقول زارينبار: “نحن نحلم أحلامًا كبيرة، هذه التكنولوجيا هي شيء يمكن أن يفتح تطبيق العلاج بالميكروبيوم للتأثير على العديد من الأمراض المزمنة والوراثية المختلفة”.

المصدر: https://phys.org

ترجمة: نورا الخاطر

مراجعة وتدقيق: زينب محمد