نوآوری ژنتیکی برای حذف ژن‌های مقاومتی

نورنیوز_ گروه اجتماعی: یک فناوری جدید «ژن‌درایو» ویرایش ژن کریسپر برای باکتری‌ها می‌تواند مقاومت آنتی‌بیوتیکی را معکوس کند.

مقاومت آنتی‌بیوتیکی (AR) در سال‌های اخیر به سرعت افزایش یافته و به یک وضعیت اضطراری جدی سلامت جهانی تبدیل شده است. باکتری‌های بیماری‌زا به طور مداوم سازگار می‌شوند و راه‌های جدیدی برای زنده ماندن در برابر درمان‌هایی که قبلا آن‌ها را از بین می‌برد، پیدا می‌کنند. در نتیجه، «ابر باکتری‌های» مقاوم به دارو گسترش می‌یابند و پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که تا سال ۲۰۵۰ ممکن است بیش از ۱۰ میلیون مرگ سالانه در سراسر جهان ناشی از آن‌ها باشد.

به نقل از ساینس‌دیلی، این باکتری‌های خطرناک اغلب در بیمارستان‌ها، تأسیسات تصفیه فاضلاب، مزارع دام و پرورش ماهی رشد می‌کنند. در پاسخ به این تهدید رو به گسترش، دانشمندان به فناوری‌های پیشرفته ژنتیکی روی آورده‌اند. پژوهشگران در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو اکنون از ابزارهای قدرتمند و جدید ویرایش ژن برای مقابله مستقیم با مقاومت آنتی‌بیوتیکی استفاده می‌کنند.

استراتژی ژن‌درایو کریسپر برای هدف‌گیری مقاومت

اساتید ایتن بایر و جاستین میر از دانشکده علوم زیستی سن‌دیگو با هم همکاری کرده‌اند تا راهی جدید برای حذف صفات مقاومتی از جمعیت‌های باکتری ایجاد کنند. رویکرد آن‌ها بر پایه ویرایش ژن کریسپر است و مفاهیم ژن‌درایو را به کار گرفته است، که در حشرات برای جلوگیری از گسترش صفات مضر مانند انگل‌های حامل مالاریا استفاده می‌شود.

محققان یک سیستم Pro-Active Genetics (Pro-AG) نسل دوم به نام pPro-MobV توسعه داد. این فناوری به‌روز شده طراحی شده است تا در جوامع باکتریایی گسترش یابد و ژن‌هایی که باعث مقاومت آن‌ها در برابر آنتی‌بیوتیک می‌شوند را غیرفعال کند.

نحوه بازگرداندن حساسیت آنتی‌بیوتیکی توسط کاسِت ژنتیکی

پایه این کار از سال ۲۰۱۹ آغاز شد، زمانی که آزمایشگاه بایر برای طراحی سیستم اصلی Pro-AG همکاری کرد. نسخه اولیه یک کاسِت ژنتیکی را وارد باکتری‌ها می‌کرد، که به آن اجازه می‌داد خود را بین ژنوم‌های باکتری کپی کند و ژن‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی را غیرفعال کند.

این کاسِت به طور خاص ژن‌های مقاومتی که روی پلاسمیدها حمل می‌شوند که مولکول‌های دی‌ان‌ای کوچک و دایره‌ای هستند که داخل سلول‌های باکتریایی تکثیر می‌شوند را هدف قرار می‌دهد. با وارد شدن به این پلاسمیدها، کاسِت ژن‌های مقاومت را مختل می‌کند و باکتری را دوباره در برابر آنتی‌بیوتیک حساس می‌کند.

گسترش از طریق بیوفیلم‌ها و لقاح باکتریایی

سیستم جدید pPro-MobV بر این مفهوم گسترش یافته و از انتقال هم‌جواری، فرایندی مشابه لقاح باکتریایی، برای انتقال اجزای کریسپر از یک سلول به سلول دیگر استفاده می‌کند. بر اساس یافته‌ها، پژوهشگران نشان دادند که این سیستم می‌تواند از طریق یک کانال لقاح طبیعی بین باکتری‌ها حرکت کند و عناصر غیرفعال‌کننده مقاومت را در جمعیت‌ها پخش کند.

مهم است که محققان نشان دادند این روش در داخل بیوفیلم‌ها نیز کار می‌کند. بیوفیلم‌ها جوامع متراکم میکروب‌ها هستند که به سطوح می‌چسبند و معمولا با روش‌های پاکسازی استاندارد از بین نمی‌روند. آن‌ها در اکثر عفونت‌های جدی دخیل‌اند و با ایجاد یک سد محافظ، باکتری‌ها را در برابر درمان آنتی‌بیوتیکی مقاوم می‌کنند. بنابراین، رویکرد جدید می‌تواند کاربردهای مهمی در بیمارستان‌ها، پاکسازی محیطی و مهندسی میکروبیوم داشته باشد.

پژوهشگران همچنین کشف کردند که اجزای سیستم ژنتیکی فعال آن‌ها می‌توانند توسط باکتریوفاژها، یا ویروس‌های فاژ که به طور طبیعی باکتری‌ها را آلوده می‌کنند، منتقل شوند. فاژها در حال حاضر برای مبارزه با مقاومت آنتی‌بیوتیکی مهندسی می‌شوند تا از دفاع باکتری‌ها عبور کنند و ماده ژنتیکی مخرب را وارد سلول‌ها کنند. 

این فناوری یکی از معدود روش‌هایی است که می‌تواند فعالانه انتشار ژن‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک را معکوس کند.