سلاح جديد قد يحسم لعبة القط والفأر بين الأدوية والبكتيريا
تاريخ النشر: 3rd, January 2024 GMT
ما إن ينجح المجتمع البحثي في تطوير مضاد حيوي جديد للتعامل مع البكتيريا حتى تقوم البكتيريا بعد مدة من الزمن بتشكيل مقاومة لهذا الدواء، فيما يشبه لعبة "القط والفأر" بين الطرفين.
ولكن فريقا بحثيا دوليا يقوده باحثون من جامعة "تكساس إيه آند إم" الأميركية، بات على بعد خطوة واحدة من حسم تلك اللعبة لصالح المريض، بفضل عائلة جديدة من البوليمرات تستهدف غشاء هذه الكائنات الحية الدقيقة، بما يؤدي إلى قتل البكتيريا دون إحداث مقاومة للدواء.
وأصبحت البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية تشكل خطرا متزايدا على الصحة العامة، حيث تتسبب كل عام بشكل مباشر في وفاة 1.27 مليون حالة، بالإضافة إلى تسببها بشكل غير مباشر في وفاة 4.95 ملايين حالة، وذلك وفق دراسة لدورية "ذا لانسيت" الشهيرة نشرت في 21 نوفمبر/تشرين الثاني 2023.
وتشكل البكتيريا مقاومة للمضادات الحيوية بعده طرق، هي:
تعديل الهدف: فهي تُحور مادتها الوراثية مما يؤدي إلى تغيير الموقع المستهدف، حيث يرتبط المضاد الحيوي عادة بالعمليات الخلوية ويعطلها، ويمنع هذا التغيير المضاد الحيوي من التفاعل بفعالية مع الهدف المقصود، مما يجعله غير فعال. مضخات التدفق: فبعض البكتيريا يقوم بتطوير بروتينات متخصصة تسمى مضخات التدفق التي تضخ المضادات الحيوية بشكل فعال إلى خارج الخلية البكتيرية، مما يقلل من تركيز الدواء داخل الخلية ويقلل من تأثيره. نقل الجينات المقاومة: إذ يمكن للبكتيريا نقل المواد الوراثية -بما في ذلك الجينات التي تمنح مقاومة للمضادات الحيوية- إلى البكتيريا الأخرى من خلال آليات مثل الاقتران، وتسمح هذه العملية للجينات المقاومة بالانتشار بسرعة بين المجموعات البكتيرية. التحلل الإنزيمي: فقد تنتج البكتيريا إنزيمات تقوم بتعديل المضادات الحيوية أو تدميرها كيميائيا قبل أن تتمكن من ممارسة عملها، وعلى سبيل المثال، تقوم إنزيمات "بيتا لاكتاماز" بتفكيك المضادات الحيوية من نوع البنسلين، مما يجعلها غير فعالة. تكوين الأغشية الحيوية: فيمكن للبكتيريا أن تشكل أغشية حيوية واقية تعمل كدروع ضد المضادات الحيوية، مما يجعل من الصعب على الأدوية اختراق الخلايا البكتيرية والوصول إليها. السكون أو النمو البطيء: فيمكن للبكتيريا أن تدخل في حالة سكون أو نمو بطيء، حيث تصبح أقل عرضة للمضادات الحيوية، لأن الأدوية تكون أكثر فعالية ضد الخلايا التي تنقسم بشكل نشط. استهداف الغشاء البكتيري.. آلية مضمونةويعد استهداف الغشاء البكتيري باستخدام بوليمرات معينة فعالا ضد البكتيريا مع تقليل احتمالية مقاومة المضادات الحيوية لعدة أسباب، هي:
الاضطراب الجسدي: حيث تعمل البوليمرات عن طريق التعطيل الجسدي لغشاء الخلية البكتيرية، بدلا من استهداف عمليات داخلية محددة أو جزيئات داخل البكتيريا كما تفعل المضادات الحيوية التقليدية. التفاعل غير النوعي: إذ تتفاعل البوليمرات مع الأغشية الدهنية التي تغلف الخلايا البكتيرية، مما يسبب ضررا على السلامة الهيكلية، ويؤدي هذا الاضطراب إلى تسرب محتويات الخلية وموت الخلايا في النهاية. الطبيعة المعقدة: فالغشاء البكتيري هيكل حاسم ومعقد لبقاء البكتيريا، ويؤثر استهداف هذه البنية بالبوليمرات على جوانب متعددة من الخلية بدلا من هدف واحد محدد، مما يجعل من الصعب على البكتيريا تطوير المقاومة. معدل طفرة منخفض: آلية تعطيل الغشاء لا تؤدي بطبيعتها إلى حدوث طفرة بكتيرية بمعدل مرتفع مقارنة بالمضادات الحيوية التقليدية، وغالبا ما تؤدي الطفرات في المواقع المستهدفة للمضادات الحيوية إلى المقاومة، ومع ذلك، فإن تغيير الغشاء بطريقة تتجاوز عمل هذه البوليمرات هو أكثر تعقيدا وأقل احتمالا لحدوثه بسرعة.ورغم أن البوليمرات تُظهر فعالية في حسم لعبة "القط والفأر" بين الأدوية والبكتيريا، فإن مشكلة شائعة حالت دون توظيفها في إنتاج الأدوية حتى الآن. ويزعم الباحثون في الدراسة الجديدة التي نشرتها دورية "بروسيدنجز أوف ذا ناشيونال أكاديمي أوف ساينس"، أنهم نجحوا في التغلب عليها.
والأسلوب الشائع لتصنيع البوليمرات المستخدمة في الأدوية، يعتمد على طريقة "التكثيف المتعدد" التي تحد من التحكم الدقيق في تصميمها بشكل يسمح بالإنتقائية، وهذه الانتقائية تجعلها تفرق بين البكتيريا والخلايا البشرية عند استهداف الغشاء الخلوي، وهي المشكلة التي نجح الباحثون في حلها عبر تصميم البوليمرات بطريقة جديدة.
والتكثيف المتعدد، هو طريقة لتصنيع البوليمرات عن طريق ضم المونومرات (وهو جزيء يشكل الوحدة الأساسية للبوليمرات) من خلال تفاعل التكثيف، والذي يتضمن عادة إزالة جزيئات صغيرة مثل الماء أو الكحول أو كلوريد الهيدروجين. وتحدث هذه العملية على خطوات، حيث تتفاعل المونومرات ذات المجموعات الوظيفية (على سبيل المثال، مجموعات الهيدروكسيل والكربوكسيل) لتكوين سلاسل بوليمر.
وتبدأ عملية التصنيع بتنشيط المونومر، حيث تخضع المونومرات ذات المجموعات الوظيفية التفاعلية للتنشيط، غالبا من خلال التسخين أو وجود محفز، ثم تتفاعل المونومرات المنشطة مع بعضها البعض، وتشكل روابط تساهمية بين مجموعاتها الوظيفية، وعندما تتشكل الروابط يتم التخلص من الجزيئات الصغيرة مثل الماء أو المركبات الأخرى كمنتجات ثانوية، وتستمر سلاسل البوليمر في النمو مع تفاعل المزيد من المونومرات، حتى يتم تحقيق طول السلسلة المطلوب.
غير أن أبرز عيوب تلك الطريقة هو "نقص التحكم"، فغالبا ما يفتقر"التكثيف المتعدد" إلى التحكم الدقيق في طول السلسلة، مما يؤدي إلى توزيع واسع للوزن الجزيئي وتباين خصائص البوليمر، وهي المشكلة التي عالجها الباحثون باستخدام تقنية "البلمرة المتحكم بها".
وتشير تقنية "البلمرة المتحكم بها" إلى مجموعة من التقنيات المستخدمة في كيمياء البوليمر للتحكم بدقة في نمو سلاسل البوليمر، مما يؤدي إلى أنواع ذات هياكل محددة جيدا، وأوزان جزيئية يمكن التحكم فيها، ووظائف محددة.
فعالية أكبر.. بوليمر جديدوإذا تخيلنا عملية بناء سلاسل البوليمر بأنها تشبه "بناء قطار لعبة بمكعبات خاصة"، فإنه باستخدام"البلمرة المتحكم بها" أنشأ الباحثون نوعا جديدا من مسارات القطارات عبر تصميم كتلة خاصة يمكن ربطها معا بسهولة عدة مرات لإنشاء مسار طويل، وكل كتلة لها شحنة خاصة تجذب بعضها البعض مثل جذب المغناطيس، مما يجعل المسار كله من نوع واحد من الشحنات، وتم استخدام محفز فريد وجديد يسمى "أكواميت" -الذي يشبه الغراء السحري- للصق هذه الكتل معا.
ويقول كوينتين ميشوديل الأستاذ المساعد في قسم الكيمياء بجامعة "تكساس إيه آند إم" في بيان صحفي نشره الموقع الإلكتروني للجامعة: إن "هذا الغراء مهم للغاية، لأنه يتحمل تركيزا عاليا من الشحنات، كما أنه قابل للذوبان في الماء، وهي ميزة غير شائعة في هذا النوع من العمليات".
واختبر ميشوديل وفريقه البحثي البوليمر الجديد ضد نوعين رئيسيين من البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية، وهما "الإشريكية القولونية" و"المكورات العنقودية الذهبية"، وأثبت فعالية في استهدافهما، كما اختبر الباحثون أيضا سُمّية البوليمر ضد خلايا الدم الحمراء البشرية، وأعطى نتائج مشجعة للغاية.
ويهدف الفريق البحثي إلى تعزيز نشاط هذه البوليمرات ضد البكتيريا مع تحسين انتقائيتها للخلايا البكتيرية، ويقومون حاليا بتجميع إصدارات مختلفة من البوليمرات لتحقيق هذه الأهداف، ويخططون لإجراء تجارب على الجسم الحي في المستقبل القريب.
اختبارات طويلة المدىومن جانبه، يثني الأستاذ بكلية الصيدلة في جامعة بني سويف المصرية محمد منصور، على النتائج التي تحققت في هذه الدراسة على النطاق المعملي، ولكنه يشدد على أن البوليمر الجديد يحتاج إلى اختبارات طويلة المدى للتأكد من أن البكتيريا لن تطور مقاومة ضده.
ويقول منصور في حديث هاتفي مع "الجزيرة نت" إن: "التأكد من هذه الحقيقة يحتاج إلى اختبارات طويلة المدى للتأكد من عدم تطوير مقاومة مع مرور الوقت، كما يجب التأكد أيضا من دقة البوليمرات في التمييز بين الخلايا البكتيرية والخلايا البشرية، وهذا أيضا سيحتاج إلى وقت طويل لإثباته".
ويضيف أنه "إذا حُسم هذان الأمران، فإننا سنكون أمام اختراق مهم في حسم المعركة المستمرة بين الأدوية والبكتيريا".
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: مقاومة للمضادات الحیویة المضادات الحیویة یؤدی إلى
إقرأ أيضاً:
نيويورك تايمز: عندما تصبح الحرب لعبة يديرها الذكاء الاصطناعي
في تقييم معمّق للمشهد العسكري العالمي، يحذر مجلس تحرير صحيفة نيويورك تايمز من أن العالم مقبل على مرحلة جديدة تتقاطع فيها تقنيات الذكاء الاصطناعي والهندسة البيولوجية والروبوتات المتقدمة وأنظمة الأسلحة ذاتية التشغيل لتعيد رسم حدود الأمن القومي.
ويفتتح المجلس مقاله بمشهد لافت من اجتماع عُقد في 15 نوفمبر/تشرين الثاني 2023 بين الرئيس الأميركي جو بايدن ونظيره الصيني شي جين بينغ. فبعد انتهاء الغداء، شوهد أحد مرافقي شي وهو يرش جميع الأسطح التي لمسها الزعيم الصيني، حتى بقايا الحلوى.
اقرأ أيضا list of 2 itemslist 1 of 2هآرتس تستعرض قائمة الأسلحة الأميركية لدى إسرائيلlist 2 of 2صحف عالمية: أكثر من 40 ألف فلسطيني بغزة يعانون من إصابات بالغةend of listواستنتج المسؤولون الأميركيون الذين شاهدوا ما حدث أن الغرض من ذلك كان إزالة أي أثر للحمض النووي للرئيس الصيني، في خطوة فهمها المسؤولون الأميركيون على أنها تعكس قناعة بكين بأن خصومها قد يحاولون جمع مادته الجينية وتطوير مرض يستهدفه شخصيا.
وقال أحد الحاضرين: "هذه هي الطريقة التي يفكرون بها، وهي أنه يمكن تصنيع مرض لا يصيب إلا شخصا واحدا".
تعميق الشك والخوف
بالنسبة للمسؤولين الأميركيين الذين حضروا ذلك اللقاء، كانت هذه اللحظة بمثابة "خاتمة رصينة" للقمة، حيث تسلّط الضوء على أنه حتى مع استمرار الدبلوماسية، فإن وتيرة التغيير التكنولوجي تعمق الشك والخوف بين الجانبين، وتعيد تشكيل الجغرافيا السياسية.
فمنذ عصور الحروب التي تطورت من العربات إلى القوس والنشّاب وصولا إلى القنبلة النووية، بقي التطور العسكري مرتبطا بالاكتشاف العلمي.
أسرع تقدم في التاريخ
يؤكد المقال أن البشرية تشهد حاليا ما قد يكون "أسرع تقدم في التسلح على الإطلاق". فالحرب الحديثة تتطور بسرعة تتجاوز المعدلات التقليدية.
ويشير الخبراء إلى العديد من التقنيات الناشئة المرعبة، فهناك الآن أسراب من الطائرات المسيّرة القادرة على العمل في تناغم لرصد الأهداف والقضاء عليها دون تدخل بشري، وأسلحة سيبرانية متقدمة تشلّ حركة القوات المسلحة وتُغلق شبكات الكهرباء وتدمر البُنى الحيوية لدولٍ بأكملها، وأسلحة بيولوجية يصممها الذكاء الاصطناعي لاستهداف أشخاص ذوي بصمة جينية محددة.
إعلانبعض هذه التقنيات لا يزال في طور النظرية، لكنّ كثيرا منها يقترب سريعا من الاستخدام العملي. فالذكاء الاصطناعي والحوسبة الكمية وعلم الأحياء التركيبي بدأت تعيد تعريف آليات الحرب نفسها.
وبينما تتفوق الولايات المتحدة في بعض المجالات، لا سيما في الذكاء الاصطناعي بفضل ريادة قطاعها الخاص، فإن الصين وروسيا تستثمران بكثافة في الجامعات والمختبرات والمنشآت العسكرية لدمج الاكتشافات الجديدة مباشرة في جيوشهما.
مسؤول سابق في البنتاغون أعرب عن اعتقاده أن السرعة التي تتطور بها الحروب ستتجاوز قريبا قدرة البشر على السيطرة عليها
دعوة إلى تحول جوهريولمواكبة سباق التسلح بين الدول في القرن الحالي، ينصح مجلس تحرير الصحيفة الحكومة الأميركية، أن تُظهر "إرادة سياسية وتنسيقا وطنيا بين القطاعين العام والخاص والمؤسسات البحثية". وهذا-في رأيه- يستلزم تحولا جوهريا في نهج وزارة الحرب (البنتاغون)، وتوسيع مبادرات تمويل البحث العلمي، وإشراك القطاع الصناعي الخاص في المهمة.
ويقارن المجلس هذا الوضع بما حدث في الحرب العالمية الثانية، عندما سبقت العلوم الأميركية نظيرتها الألمانية في تطوير السلاح الذري، وفازت بالحرب بفضل التعاون بين المسؤولين الحكوميين الأميركيين والباحثين الأكاديميين والشركات الخاصة.
وتعتبر الحاجة إلى هذا التعاون ماسّة، خاصة في الذكاء الاصطناعي، نظرا لأن هذه التكنولوجيا ذات الآثار العميقة على الأمن القومي قد طوّرها القطاع الخاص في المقام الأول، وليس الحكومة.
والأهم من ذلك، يحث مجلس التحرير على أن يخضع هذا التعاون لإشراف صارم من الكونغرس والمحاكم لضمان أنه يخدم المصلحة العامة، وليس مصلحة أي شركة أو إدارة واحدة.
برنامج مافنويستعرض المقال أمثلة على التحول الجاري داخل الجيش الأميركي، حيث تقود وكالة الاستخبارات الجغرافيا المكانية الوطنية، جهود تطوير نظام الاستهداف العسكري بالذكاء الاصطناعي المعروف باسم برنامج "مافن".
ويُجمع هذا البرنامج كميات هائلة من البيانات من الأقمار الصناعية وطائرات التجسس بكفاءة ويحللها، ويحدد مواقع راجمات الصواريخ وتشكيلات الجنود والسفن، ويضع علامات على المواقع المحظور استهدافها مثل المستشفيات.
وتقول صحيفة نيويورك تايمز، إن برنامج "مافن" ساعد في توجبه ضربات أميركية في العراق وسوريا واليمن، وفي عمليات أوكرانية ضد روسيا.
وقد دفع هذا النهج الذي يعتمد على البرمجيات في الحروب، البنتاغون إلى الاعتماد بشكل كبير على القطاع الخاص وفي طليعته شركات مثل "بالانتير" و "أندرويل".
منافسة شرسةفي الوقت ذاته، يحقق خصوم أميركا تقدما سريعا خاصا بهم. فقد نشرت الصين لقطات فيديو لما يبدو أنه اختبار لطائرة روبوتية مرافقة. كما تستخدم روسيا تكنولوجيا رخيصة وفعالة، مثل المسيرة الروسية " في تو يو" (V2U) التي استولت عليها القوات الأوكرانية، والتي يمكنها تعقّب الأهداف والانقضاض عليها دون أي توجيه بشري، رغم أنها مكوّنة من قطع تجارية بسيطة.
غير أن مجلس تحرير نيويورك تايمز يحذر من أن اعتماد الولايات المتحدة على أنظمة "فائقة التطور" يجعلها أكثر هشاشة أمام الهجمات السيبرانية والتشويش وتعطيل الأقمار الصناعية، وهي مجالات تركز عليها الصين بشدة.
ويستشهد المقال في هذا السياق بتصريح لروبرت وورك، نائب وزير الدفاع الأميركي السابق، الذي قال فيه إن "كل نظام اتصالات لدينا تغطيه أجهزة تشويش صينية… ويسأل قائدهم: كيف أحطم الشبكة القتالية الأميركية؟".
التهديد الأخطرلكن التهديد الأخطر -بحسب المقال- يتمثل في تلاقي الذكاء الاصطناعي مع البيولوجيا. فقد حذرت شركتا "أوبن إيه آي" و "أنثروبيك" من أن الذكاء الاصطناعي قد يُمكّن أفرادا عاديين من تصميم مسببات أمراض فتاكة. وقد أظهر طلاب من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مدى سهولة ذلك عندما استخدموا روبوتات محادثة لإعداد وصفات لأربعة فيروسات وبائية خلال ساعة واحدة فقط.
إعلانودعا مجلس تحرير نيويورك تايمز واشنطن إلى قيادة الابتكار ووضع القيود بصياغة معاهدات للحد من انتشار الأسلحة الذاتية التشغيل، وتشديد الرقابة على المواد البيولوجية، وإعادة الاستثمار طويل الأمد في الجامعات، وفرض رقابة على تصدير الشرائح المتقدمة للذكاء الاصطناعي.
وقد أعرب مسؤول سابق في البنتاغون عن اعتقاده أن السرعة التي تتطور بها الحروب "ستتجاوز قريبا قدرة البشر على السيطرة عليها". ولمنع ذلك، تنصح الصحيفة أميركا بأن تربح سباق الأسلحة الذاتية وفي الوقت نفسه تقود العالم نحو السيطرة عليها.
من عالم العقارات إلى الدبلوماسية الفظة.. كيف انعكست النزعة الفوقية في هفوات خطاب توم براك؟