معلومة

ما مدى سرعة فقدان مقاومة المضادات الحيوية؟

ما مدى سرعة فقدان مقاومة المضادات الحيوية؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أتخيل أن الجينوم البكتيري محفوظ للغاية ومحدود في مساحته ، لكن ربما أكون مخطئًا.

إذا كنت ستأخذ سلالة من البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية واحتفظت بها معزولة ، ولكنك تتغذى جيدًا وما إلى ذلك ، فكم من الوقت سيستغرقها حتى تفقد مقاومتها؟ سنة؟ عقد من الزمن؟ 100 عام؟ 1000 سنة؟ في مرحلة ما يبدو أن هذه السمة ستختفي ، لكن ليس لدي أي شعور بالوقت. يرجى دعم إجابتك مع الاقتباس ذي الصلة.

تعديل:

هدفي بسيط: أفكر في استراتيجية للتعامل مع مقاومة المضادات الحيوية. إذا كنا سنحظرها في جميع أنحاء العالم (قد يكون ذلك مستحيلًا) ، فكم من الوقت سنحتاج إلى الانتظار قبل أن تصبح قابلة للاستخدام مرة أخرى. إذا كان الأمر يتعلق بسنوات ، فيمكننا تقريبًا إجراء تناوب على المضادات الحيوية الموجودة (إذا كان لدينا ما يكفي) لأنني أفضل عدم العيش في عالم ما بعد الرهاب.


عادة ما يتم ترميز مقاومة المضادات الحيوية في البكتيريا بواسطة البلازميدات DNA خارج الصبغيات. هذه قطع دائرية من الحمض النووي ، وهي أصغر بكثير من جينوم المضيف والتي تتكاثر بشكل مستقل عنه. انظر الصورة من ويكيبيديا:

يمكن نقل هذه البلازميدات بين الخلايا البكتيرية المختلفة ، والتي بدورها تصبح مقاومة أيضًا. تنقسم البلازميدات بين الخلايا الوليدة ، عندما تنقسم الخلية الأم. يبدو أن أحد الاستثناءات القليلة هو المتفطرة السلية ، والتي لا يبدو أنها تحمل البلازميدات ولكنها تطور أيضًا مقاومات. تم الافتراض بأنها تحتوي على دنا أحادي الجديلة خارج الصبغي ("هل المتفطرة السلية بها بلازميدات؟")

فيما يتعلق بسؤالك: البلازميدات التي تحمل مقاومة للمضادات الحيوية ستختفي فقط عندما لا يظهر المضاد الحيوي لفترة ، لأن الخلايا التي لا تحمله لها ميزة نمو على الخلايا التي لا تزال حاملة (لأنها توفر الطاقة) لتشكيل البلازميد). ومع ذلك ، فإن بلازميدات المقاومة هذه ليست شيئًا جديدًا ، من الناحية التطورية. ظهرت كإجراء مضاد ضد السموم الفطرية.

في المختبر ، تفقد السلالات البكتيرية البلازميدات في غضون أيام قليلة ، عندما لا تخضع لضغط الاختيار وفقًا لتجربتي. هناك عدد قليل من الأوراق التي بحثت فيه:


سلالات المختبر بكتريا قولونية تم استخدامها منذ عدة عقود حتى الآن. لقد احتفظوا جميعًا بعدد كبير من الجينات المشفرة للوحدات الفرعية للجهاز السوطي ونظام الانجذاب الكيميائي الذي لا يمنح أي ميزة على الإطلاق في ظل ظروف الاستزراع العادية. أستنتج من هذا أن الميزة الانتقائية التي يمنحها فقدان الجينات "غير المستخدمة" يجب أن تكون ضعيفة للغاية.

أيضًا ، يتم ترميز معظم مقاومة المضادات الحيوية على البلازميدات. كما يشيرChris ، يمكن فقدها بسهولة.


إذا كنت ستأخذ البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية وأبقتها معزولة ، ولكنك تتغذى جيدًا وما إلى ذلك ، فكم من الوقت سيستغرقها "نسيان" مقاومتها؟

إنها ليست مسألة "نسيان". تكون البكتيريا مقاومة إذا كان حمضها النووي من النوع الذي يمنحها بيولوجيا تجعل المضاد الحيوي غير قاتل.

يمكنك وضع بكتيريا مقاومة في مخزون الجلسرين ، ويمكنك تجميدها لسنوات ، وربما لفترة أطول ، وعندما تنعش السكان وتنمو مرة أخرى ، سيظل السكان الناتج مقاومًا.

أيضًا ، عندما نتحدث عن البكتيريا ، أو أي نوع من التطور ، الكائنات الحية المنفردة لا تغير حمضها النووي. يغير السكان نسبتهم من الأليلات المختلفة. قد ينجرف أي أليل من مجموعة سكانية ، وإذا كانت الطفرة الممنوحة للمقاومة ضارة ، فإن الانتقاء الطبيعي قد يسرع ذلك ، ولكن ليست كل الأليلات التي تمنح المقاومة ضارة بدرجة كافية لذلك. إذا كان أليل منح المقاومة محايدًا للبقاء على قيد الحياة في غياب المضاد الحيوي ، أو إذا كانت هناك طفرة أخرى في مكان آخر تعيد قابلية البكتيريا للبقاء على قيد الحياة وغياب المضاد الحيوي إلى ما هو ملائم للنمط الجيني الحساس ، فإن الأليل الذي يمنح المقاومة قد لا ينجرف خارج المجموعة السكانية لمدة وقت طويل.


مقاومة المضادات الحيوية من تسلسل الحمض النووي العشوائي

السؤال المهم الذي لا يزال بدون إجابة هو كيف تنشأ الجينات الجديدة التي تسبب مقاومة المضادات الحيوية. في دراسة جديدة ، أظهر باحثون سويديون وأمريكيون كيف يمكن للجينات الجديدة التي تنتج المقاومة أن تنشأ من تسلسل الحمض النووي العشوائي تمامًا. تم نشر النتائج في المجلة علم الوراثة PLOS.

تعتبر مقاومة المضادات الحيوية مشكلة عالمية كبرى ، كما أن انتشار البكتيريا المقاومة يسبب المرض والوفاة ، ويشكل تكلفة كبيرة على المجتمع. الطريقة الأكثر شيوعًا لتطوير البكتيريا للمقاومة هي تناول أنواع مختلفة من جينات المقاومة من بكتيريا أخرى. تقوم هذه الجينات بترميز البروتينات (الببتيدات) التي يمكن أن تؤدي إلى المقاومة عن طريق: (1) تعطيل المضاد الحيوي ، (2) تقليل تركيزه ، أو (3) تغيير هدف المضاد الحيوي بحيث لا يعود المضاد الحيوي قادرًا على الارتباط بهذا الهدف وبالتالي التوقف نمو البكتيريا. بمجرد ظهور جينات المقاومة ، يمكن أن تنتشر بسرعة بين البكتيريا المسببة للأمراض المختلفة وتقليل فعالية المضادات الحيوية لدينا. لذلك من المهم اكتشاف وتوصيف جينات المقاومة الجديدة في أسرع وقت ممكن - من أجل مراقبة انتشار المقاومة وأيضًا لتسهيل العلاج وتطوير مضادات حيوية جديدة.

لدراسة ظهور جينات المقاومة ، استخدم الباحثون التجارب المعملية لمعرفة ما إذا كان من الممكن توليد جين من تسلسل DNA العشوائي الذي قد يؤدي إلى مقاومة المضادات الحيوية. تم ذلك عن طريق تصميم ما يقرب من مليار تسلسل DNA عشوائي تم وضعها بعد ذلك على بلازميد في بكتيريا Escherichia coli المعوية. (البلازميدات عبارة عن جزيئات DNA تتكاثر بشكل مستقل ويمكن نقلها من كائن حي إلى آخر.)

ثم تم التعبير عن تسلسل الحمض النووي العشوائي في البكتيريا على شكل ببتيدات قصيرة. في حين أن معظم هذه الببتيدات لم يكن لها أي تأثير على البكتيريا على الإطلاق ، فإن ستة ببتيدات مختلفة كانت لها تأثير ، مما تسبب في أن تصبح البكتيريا مقاومة للمضاد الحيوي كوليستين ، وهو دواء مضاد حيوي مهم يستخدم كملاذ أخير في حالات العدوى الشديدة لقتل البكتيريا عن طريق الارتباط بـ وتدمير الغشاء الخلوي للبكتيريا. تسببت هذه الببتيدات في مقاومة عن طريق زيادة التعبير عن الجينات التي تشارك في تعديل غشاء خلية البكتيريا. أدى هذا التعديل في غشاء الخلية إلى عدم قدرة المضاد الحيوي على الارتباط بغشاء الخلية ، وبالتالي عدم قدرته على تقليل بقاء البكتيريا.

"لقد أظهرنا الآن في دراستين مختلفتين أن التسلسل العشوائي للأحماض الأمينية يمكن أن يؤدي إلى وظائف جديدة مفيدة للبكتيريا مثل مقاومة المضادات الحيوية. وهذا يشير إلى أن تطور وظائف جديدة من تسلسل الحمض النووي العشوائي لم يكن غير عادي كما كان في السابق يقول دان آي أندرسون ، أستاذ علم الجراثيم الطبي والمسؤول عن الدراسة.

يقول مايكل كنوب ، باحث ما بعد الدكتوراه في قسم الكيمياء الحيوية الطبية وعلم الأحياء الدقيقة ودراسة الدراسة: "السؤال المهم الذي يظل بلا إجابة ويتطلب مزيدًا من الدراسة هو ما إذا كانت هذه الجينات الجديدة موجودة بشكل طبيعي في البكتيريا أم لا يمكن ملاحظتها إلا في التجارب المعملية". المؤلف الأول.

تنصل: AAAS و EurekAlert! ليست مسؤولة عن دقة النشرات الإخبارية المرسلة إلى EurekAlert! من خلال المؤسسات المساهمة أو لاستخدام أي معلومات من خلال نظام EurekAlert.


طريقة أسرع لتشخيص مقاومة المضادات الحيوية

تتسبب مقاومة المضادات الحيوية ، التي تحول الميكروبات العادية إلى أخطار لا يمكن السيطرة عليها بسهولة ، في زيادة الخسائر البشرية. أكثر من مليوني شخص في الولايات المتحدة يصابون بعدوى مقاومة للأدوية كل عام ويموت ما لا يقل عن 23000 منهم نتيجة لذلك. ومع ذلك ، لا يتم تحديد معظم حالات العدوى المقاومة للمضادات الحيوية إلا بعد فترة طويلة من مغادرة المريض مكتب الطبيب و rsquos.

عقبة التشخيص هي المدة التي تستغرقها البكتيريا لتنمو في المختبر. تتمثل الطريقة القياسية لتحديد مقاومة الأدوية في أخذ عينة من الجرح أو الدم أو البول وتعريض البكتيريا المقيمة لأدوية مختلفة. إذا استمرت المستعمرة البكتيرية في الانقسام والازدهار على الرغم من وجود دواء فعال بشكل طبيعي ، فهذا يشير إلى أن الميكروبات مقاومة للأدوية. ومع ذلك ، فإن وقت الانتظار لمثل هذه الإجابات عادة ما يتراوح بين 16 و 20 ساعة.

تتيح الابتكارات الجديدة في الهندسة للعلماء تسريع عملية التشخيص من خلال تجنب الحاجة إلى مراقبة الانقسام البكتيري تمامًا. يتضمن النهج الجديد مراقبة كيفية تغير بنية الخلايا البكتيرية الفردية استجابةً لمثل هذا التعرض للمضادات الحيوية ، ويستغرق ذلك من ثلاث إلى أربع ساعات فقط. كتب المؤلف الرئيسي للدراسة و rsquos Sunghoon Kwon من جامعة سيول الوطنية عبر البريد الإلكتروني أن هذا الاختبار السريع يمكن أن يساعد الأطباء على تحديد أفضل المضادات الحيوية بشكل أسرع وتحويل المرضى إلى مسار العلاج الصحيح. تم نشر النتائج الجديدة في 17 ديسمبر علوم الطب الانتقالي.

إن تطوير مثل هذه التطورات التشخيصية هو بالضبط ما دعت إليه منظمة الصحة العالمية هذا العام في تحليل عالمي واقعي لمقاومة المضادات الحيوية. وأشارت منظمة الصحة العالمية إلى أنه في كثير من الحالات ، تستغرق الاختبارات المتاحة وقتًا طويلاً للتشغيل ، لذا يتخلى عنها الأطباء ويصفون ببساطة الأدوية واسعة النطاق. قال التقرير إن تطوير اختبارات أسرع من شأنها أن تؤدي إلى علاجات دوائية أكثر استهدافًا سيكون خطوة حاسمة للمساعدة في حماية الأدوية. إذا وجدت الطريقة الجديدة طريقها إلى مراكز العلاج ، فستكون خطوة في الاتجاه الصحيح. & ldquo إن القدرة على تحديد التغييرات في بنية الخلية المفردة تجعل هذا فريدًا بين التحليلات السريعة وهي علامة متفائلة بأن هذا يمكن أن يكون بداية مجال جديد للدراسة ، كما يقول ستيوارت ليفي ، مدير مركز التكيف علم الوراثة ومقاومة الأدوية في كلية الطب بجامعة تافتس.

بطبيعة الحال ، عادةً ما يصف الطبيب دواءً لعلاج المريض المشتبه في إصابته بـ rsquos ولكنه لا يتلقى سوى نتائج المختبر النهائية التي تؤكد ما إذا كان أفضل تخمين من قبل الطبيب و rsquos صحيحًا بعد يوم أو يومين من بدء المريض في تناول الأدوية. هذا التأخير يجعل المرضى يأخذون الكثير من المضادات الحيوية غير الضرورية ويقربنا من عالم لم تعد فيه العلاجات الأساسية فعالة.

يعتمد النهج الجديد ، وهو أحد طرق الاختبار السريع العديدة التي تعمل حاليًا من قبل فرق بحثية مختلفة ، على تقدمين هامين في تقنية المختبر: الأول هو تجميد الخلايا البكتيرية المفردة وتثبيتها في مكانها للحصول على صورة واضحة دون الإضرار بالخلايا. . والثاني هو تطوير شريحة ميكروفلويديك تحاكي بشكل أفضل البيئة الضرورية التي يمكن لبكتيريا معينة أن تزدهر فيها وتسمح للباحثين بالتقاط صور عالية الدقة لخلايا مفردة. تسمح هذه الابتكارات للخبراء بقياس ما إذا كانت العينة مقاومة أو عرضة للعلاج الدوائي لأن المتخصصين يمكنهم مسح صور تلك الخلايا من أجل تغييرات محددة في بنيتها.

في هذه الدراسة ، اختبر فريق البحث الكوري سلالات الإشريكية القولونية، صسودوموناس الزنجارية ، كلبسييلا الرئوية ، ستابيلوكوكس المذهبة و المكورات المعوية النيابة. ضد التعرضات المختلفة للمضادات الحيوية وتمكنوا في غضون ساعات قليلة من تمييز السلالات التي ستستجيب للأدوية. & ldquoقد تكون القدرة على تشخيص مقاومة المضادات الحيوية بسرعة هائلة ، وفي الواقع إذا طورنا نظامًا للقيام بذلك بسرعة وفعالية ، فقد يكون حقًا مغيرًا لقواعد استخدام المضادات الحيوية ، كما يقول أرجون سرينيفاسان ، المدير المساعد لبرامج الوقاية من العدوى المرتبطة بالرعاية الصحية في المراكز الأمريكية لمكافحة الأمراض والوقاية منها.

يحذر المؤلفون من أن الطريقة الجديدة قد لا تعمل مع كل سلالة بكتيرية ، لذا فإن الأنماط المورفولوجية لكل سلالة جديدة تحتاج إلى التدقيق بعناية قبل استخدامها. لكن التعقب الأفضل لمقاومة المضادات الحيوية وطرق الوقاية الأكثر صرامة سيكونان أدوات أساسية للمساعدة في إحباط نمو مقاومة المضادات الحيوية. في الواقع ، وجدت الدراسات السابقة أن الوصفات غير الصحيحة هي محرك مهم لمقاومة المضادات الحيوية. تحدث هذه المقاومة بشكل طبيعي بمرور الوقت ولكن الإفراط في استخدام الأدوية يسرع العملية عن طريق إضافة ضغط انتقائي إضافي.

لكل ما يعد به هذا الاختبار وغيره من الاختبارات التي تهدف إلى تسريع التشخيص ، لن تظهر هذه التقنية في المستشفيات والعيادات في أي وقت قريب لأنها تتطلب أدوات تتجاوز بكثير قدرات تلك الموجودة في المختبر النموذجي واستثمارات مالية كبيرة. "هذا ليس اختبارًا يمكن للمختبرات البدء به غدًا" ، كما يقول ليفي. & ldquoIt & rsquos أكثر تفصيلاً بكثير مما تريده معظم المختبرات. & rdquo


تسقط مقاومة (المضادات الحيوية)!

تجبر العاثيات البكتيريا المسببة للمشكلة على تعريض نفسها للمضادات الحيوية.

كيف تمنع البكتيريا الخارقة من محاربة مضاد حيوي؟ حاول إعطائها عدوًا آخر.

راكدة بومانية هي بكتيريا شائعة إلى حد ما في المستشفيات ويمكن أن تسبب التهابات في الرئتين والدم والمسالك البولية. يتغلب هذا الخطأ سريع التحور بسهولة على المضادات الحيوية ، لذلك من الصعب إدارته.

الآن ، وجد فريق من أستراليا وجامعة موناش # 8217 ، بقيادة فرناندو جورديلا ألتاميرانو ، طريقة لعكس مقاومة المضادات الحيوية في A. baumannii باستخدام العاثيات لخداع البكتيريا لتخلى عن حذرها.

نقاط البحث الرئيسية

  • يمكن عكس مقاومة المضادات الحيوية باستخدام العاثيات
  • تستخدم العاثيات البكتيريا A. baumannii’s طبقة واقية كهدف دخول
  • A. baumannii تحور للدفاع ضد هجوم العاثيات
  • تؤدي الطفرات إلى فقدان الطبقة الواقية وتسمح بدخول المضادات الحيوية

العاثيات هي فيروسات تستهدف البكتيريا على وجه التحديد عن طريق حقن مكونات فيروسية في البكتيريا لقتلها. لقد ثبت أنها أدوات مفيدة للتغلب على مقاومة المضادات الحيوية ، ولكن لم يكن سبب ذلك واضحًا دائمًا.

في ورقة نشرت في علم الأحياء الدقيقة الطبيعة ، يصف المؤلفون الآلية التي تحقق العاثيات من خلالها ذلك. هجوم العاثيات A. baumannii ، إجبارها على التحور خارج الدفاع ، وبالتالي تغيير الطبقة الواقية بما يكفي لعكس مقاومة المضادات الحيوية.

A. baumannii تنتج كبسولة ، طبقة خارجية لزجة ولزجة تحميها وتوقف دخول المضادات الحيوية ، كما يقول جورديلو ألتاميرانو.

تستهدف العاثيات طبقة الكبسولة باستخدامها كنقطة دخول. يؤدي ذلك إلى إجبار البكتيريا على التوقف عن تكوين الطبقة ، وتركها عارية ومعرضة للمضادات الحيوية.

"في محاولة للهروب من العاثيات ، A. baumannii توقف عن إنتاج كبسولتها ، وعندها يمكننا ضربها بالمضادات الحيوية التي كانت تقاومها "، كما يقول جورديلو ألتاميرانو.

هذا يستفيد من الطبيعة سريعة التحور للبكتيريا ويتحول A. baumannii’s القوة في الضعف.

"لدينا مجموعة كبيرة من العاثيات القادرة على قتل مقاومة المضادات الحيوية A. baumannii"، كما يقول المؤلف المشارك جيريمي بار. "لكن هذه الحشرة الخارقة ذكية ، وبنفس الطريقة تصبح مقاومة للمضادات الحيوية ، فإنها أيضًا تصبح مقاومة سريعًا للعاقمات لدينا."

ركزت الدراسة على اثنين من العاثيات المحددة تسمى ΦFG02 و ΦCO01 ، والتي كانت قادرة على المساعدة في إعادة حساسية ما لا يقل عن سبعة مضادات حيوية مختلفة. استخدموا نماذج الفئران للبحث ، مما يوفر إمكانات مثيرة للمستقبل.

يقول جورديلو ألتاميرانو: "كان للعاقمات تأثيرات ممتازة في التجارب باستخدام الفئران ، لذلك نحن متحمسون لمواصلة العمل على هذا النهج".

"نحن نظهر أن العاثيات والمضادات الحيوية يمكن أن تعمل بشكل رائع كفريق واحد."

بعد كل شيء ، عدو عدوي هو صديقي.

أضواء كاشفة: مقاومة مضادات الميكروبات

    (AMR) هو مصدر قلق صحي كبير
  • يحدث عندما تتحور الجراثيم لمقاومة الأدوية والمضادات الحيوية
  • هذا يمكن أن يؤدي إلى عدوى تطيل مدة الإقامة في المستشفى
  • استخدم المضادات الحيوية فقط بناءً على توجيهات مقدم الرعاية الصحية الخاص بك

ديبورا ديفيز

الدكتورة ديبورا ديفيز صحفية علمية في المعهد الملكي بأستراليا.

اقرأ الحقائق العلمية وليس الخيال.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية من أي وقت مضى لشرح الحقائق والاعتزاز بالمعرفة القائمة على الأدلة وعرض أحدث الإنجازات العلمية والتكنولوجية والهندسية. تم نشر كوزموس من قبل المعهد الملكي الأسترالي ، وهي مؤسسة خيرية مكرسة لربط الناس بعالم العلوم. تساعدنا المساهمات المالية ، مهما كانت كبيرة أو صغيرة ، على توفير الوصول إلى المعلومات العلمية الموثوقة في وقت يحتاجه العالم بشدة. يرجى دعمنا من خلال التبرع أو شراء اشتراك اليوم.

التبرع

4. يزيد استخدام المضادات الحيوية من معدل تحور البكتيريا

المضادات الحيوية مطفرة ، تعمل عن طريق مهاجمة خلية بكتيرية. إذا لم يقتلوها على الفور ، فإنهم يدفعون الخلية للقتال من أجل البقاء. لذا فإن استخدام المضاد الحيوي يزيد من احتمالية تحور الخلية البكتيرية بطريقة تكتسب المقاومة.

الخلايا المقاومة قادرة على تمرير ترميز جديد إلى نسلها بسرعة مذهلة ، وتولد البكتيريا # 8212 جيلًا جديدًا كل 20 دقيقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الخلايا قادرة على نقل مقاومتها للبكتيريا الأخرى. كما تضعها ماكينا في محادثة TED الخاصة بها ، "يمكن للبكتيريا أن تمرر حمضها النووي لبعضها البعض مثل مسافر يسلم حقيبة سفر في المطار. بمجرد أن نشجع هذه المقاومة إلى الوجود ، لا نعرف أين ستنتشر ".

يمكن أن تتراكم المقاومة أيضًا. تتمتع بعض مجتمعات الخلايا الآن بمقاومة للعديد من المضادات الحيوية ، وهذه البكتيريا التي يصعب قتلها هي "الجراثيم الخارقة" التي ربما سمعت عنها.


يعمل باحثو تشابمان على تطوير المعركة ضد مقاومة المضادات الحيوية في محاربة البكتيريا المقاومة للأدوية ، ويعمل خبراء الصيدلة والبيولوجيا على إضافة خيارات المضادات الحيوية.

كل عام ، يصاب حوالي 2.8 مليون أمريكي بالتهابات بكتيرية تقاوم العلاجات بالمضادات الحيوية. يموت حوالي 35000 من هؤلاء المرضى - يبلغ معدل الوفيات على مستوى العالم 700000. تشير التوقعات إلى أنه بحلول عام 2050 ، سيموت 10 ملايين شخص كل عام بسبب مقاومة مضادات الميكروبات ، مما يجعل هذا أحد أكبر التهديدات في العالم للصحة والأمن الغذائي والتنمية.

لاحظ علماء الأبحاث في جامعة تشابمان الأرقام المخيفة من المراكز الأمريكية لمكافحة الأمراض والوقاية منها ، مما حفزهم على متابعة الإنجازات في مختبرات مركز كيك للعلوم والهندسة بالجامعة وحرم رينكر للعلوم الصحية في إيرفين.

استكشاف كيف تتكيف الخلايا مع الضغوط الفريدة

انضم إلى فريق تشابمان العام الذي يعمل على مكافحة مقاومة المضادات الحيوية مايكل إيبا ، دكتوراه ، عالم الأحياء الدقيقة والعميد الجديد لكلية شميد للعلوم والتكنولوجيا في جامعة تشابمان. وصل إيبا إلى جامعة تشابمان هذا الصيف من جامعة ولاية أوهايو ، حيث ترأس قسم علم الأحياء الدقيقة وقاد مختبرًا بحثيًا ينتقل إلى تشابمان.

وسيواصل هو وفريقه العمل الذي بدأه Ibba قبل عقدين من الزمن ، لاستكشاف الآليات الجزيئية وكيف تتكيف الخلايا مع الضغوط المختلفة. وتشمل هذه الضغوط التحدي الذي تواجهه البكتيريا عند مواجهتها بمضاد حيوي يتم إرساله لتدميرها.

سيواصل مايكل إبا ، عالم الأحياء الدقيقة ، عميد كلية شميد الجديدة ، عقدين من البحث ، واستكشاف الآليات الجزيئية وكيف تتكيف الخلايا مع الضغوط المختلفة.

"مثل أي عملية تطورية أخرى ، إذا وضعت تحديًا أمام الخلايا ، فإنها تتكيف أو تموت" ، كما يقول إيبا ، وهو أيضًا المدير المشارك لمعهد الأمراض المعدية والمدير المشارك للمعاهد الوطنية للصحة الخلوية والجزيئية ، وبرنامج تدريب علوم الكيمياء الحيوية. "لهذا السبب عندما تنظر إلى وصفة طبية ، فإنها تقول للتأكد من أنك تأخذ الدورة الكاملة للمضاد الحيوي."

بتمويل من المنح المقدمة من المؤسسة الوطنية للعلوم ، أسفر بحث Ibba عن العديد من الأفكار ، بما في ذلك الفروق الدقيقة في سلوك مجموعات مختلفة من البكتيريا.

يقول: "بعض الخلايا ترى المضادات الحيوية وتخلد إلى النوم - فهي تنتظر بشكل أساسي أوقاتًا أفضل قادمة". تُعرف هذه الاستجابة بالإصرار. إذا كانت المضادات الحيوية الجديدة تقتل الخلايا التي تنمو بسرعة ، فإن الخلايا الدائمة ستعاود الظهور ".

بينما يستقر في منصبه الجديد كعميد لكلية شميد ، يتوق إبا أيضًا إلى إنشاء مختبره وتشغيله في مركز كيك للعلوم والهندسة في تشابمان البالغ من العمر عامين ، وهو منشأة مساحتها 140 ألف قدم مربع يسميها "مذهلة. " بالإضافة إلى ذلك ، فهو متحمس لاستكشاف فرص التعاون مع الزملاء في كلية الصيدلة.

تقول إيبا: "أرى إمكانات كبيرة للشراكات".

تطوير مضادات جرثومية جديدة

في كلية الصيدلة بجامعة تشابمان ، يعمل Keykavous Parang ، دكتور ، حاصل على دكتوراه ، جنبًا إلى جنب مع زميله ، راكيش تيواري ، دكتوراه ، في المختبر الذي يشاركونه. يضم الفريق أيضًا جيسون ياماكي ، دكتور صيدلاني ، دكتوراه ، يعمل مع المرضى الذين يحاربون الالتهابات البكتيرية.

يقول بارانج إن التعاون أمر بالغ الأهمية.

الباحث الصيدلي راكيش تيواري ، دكتوراه ، هو من بين علماء تشابمان الذين يطورون بدائل للمضادات الحيوية لمكافحة مشكلة الصحة العالمية المتمثلة في مقاومة البكتيريا.

يقول: "أنا كيميائي طبي قادر على تصنيع الكثير من العوامل النشطة المضادة للبكتيريا ، لكنني أستفيد بشكل كبير من وجود خبير في الأمراض المعدية لإجراء مزيد من التقييم للمركبات النشطة التي تم تطويرها في مختبري في بيئة ما قبل السريرية والسريرية".

علم الفريق يساعد المشاريع البحثية الواعدة على الهروب مما يسميه بارانج "وادي الموت".

يقول: "يمكنك صنع الكثير من المركبات النشطة ، ولكن إذا لم تكن هناك ظروف لشراكة قوية ، فلن تكون قادرًا على إحداث تأثير معهم" ، مشيرًا إلى أن السلسلة تمتد لتشمل تمويل صناعة الأدوية والتسويق الدعم. "هناك رابط بين نهج الفريق والفرص الناجحة للتأثير."

الباحث في كلية الصيدلة Keykavous Parang ، إلى اليسار ، يتشاور مع زميله Rakesh Tiwari في مختبرهم في حرم Chapman & # 8217s Rinker Health Science.

تتجه الإمكانات نحو التقدم بينما يحقق الفريق في فئة جديدة من العوامل المضادة للميكروبات. يعتمد مجال البحث المزدهر هذا على الببتيدات ، وهي سلاسل قصيرة من الأحماض الأمينية لها القدرة على تدمير الميكروبات. لقد طوروا مكتبة كبيرة من الببتيدات الحلقية المضادة للميكروبات (AMPs) التي أظهرت نشاطًا واعدًا ضد العديد من البكتيريا المقاومة للأدوية المتعددة عند استخدامها بمفردها أو بالاشتراك مع مضادات حيوية أخرى. يتم تقييم العديد من مركبات الرصاص في نماذج حيوانية.

تظهر AMPs واعدة في مواجهة المقاومة المضادة للبكتيريا بسبب أنشطتها واسعة النطاق بالإضافة إلى مرونتها واستقرارها. كما أنها توفر سمية منخفضة للخلايا المضيفة. بعبارة أخرى ، هناك أمل في أن تتم برمجتها لقتل الخلايا السيئة والحفاظ على الصالح.

تعرض أحدث الدراسات من مختبرات بارانج وتيواري عملهما على مركبات جديدة تتضمن الببتيدات المركبة. يقول Tiwari إن الخيارات التي يعطون الأولوية لها نشطة ضد مسببات الأمراض البكتيرية المقاومة للجرام إيجابية الجرام وسلبية الجرام وإنتاج الأغشية الحيوية البكتيرية.

تتسرب الببتيدات من غشاء البكتيريا.

يقول تيواري: "إذا تمكن الببتيد من تفكيك الغشاء ، فإن البكتيريا ستموت". "مقاومة هذه الببتيدات الفريدة تتطلب الكثير من طبقات التكيف ، ويمكن أن يستغرق ذلك عدة سنوات ، على عكس المضادات الحيوية العادية."

استخدام الببتيدات مع المضادات الحيوية الموجودة

سيستمر الطلاب في لعب أدوار مهمة حيث يتخذ الباحثون الخطوات التالية باستخدام منصة الببتيد الخاصة بهم.

يقول بارانج: "سننظر في النشاط التآزري مع المضادات الحيوية ومضادات الفيروسات الأخرى". "مع مزيج من المضادات الحيوية ، يكون للبكتيريا فرصة أقل للاحتفاظ بمقاومة يمكننا استهداف أحداث مختلفة في دورة حياة البكتيريا. إذا كانت لديهم مقاومة لمركب ما ، فقد يظلون حساسين تجاه مركب آخر ".

بحلول أوائل عام 2021 ، يأمل باحثو تشابمان أن يكونوا قد قدموا طلبًا تحقيقيًا جديدًا للأدوية مع إدارة الغذاء والدواء للتجارب البشرية.

يقول بارانج: "أحد الجوانب المثيرة للاهتمام هو أنه بينما كنا نستهدف البكتيريا ، فإن بعض الببتيدات نشطة ضد فيروس كورونا بسبب خصائصها المضادة للفيروسات". "هذا طريق آخر نسعى إليه."

ديفيد أكينويل ، دكتوراه. طالب دراسات عليا في مختبر الأستاذين Keykavous Parang و Rakesh Tiwari ، يساعد البحث الذي قد ينتج عنه خيارات مضادات حيوية جديدة.

في هذه الأيام ، أصبحت المعامل البحثية مثل تلك الموجودة في حرم تشابمان لعلوم الصحة Rinker أكثر أهمية من أي وقت مضى. يقول بارانج ، بسبب التكاليف المرتفعة لرعاية المضادات الحيوية الجديدة من المختبر إلى السوق ، وانخفاض هوامش الربح حيث تم علاج المرضى بسرعة ، تخلت بعض شركات الأدوية عن تطوير عوامل جديدة مضادة للبكتيريا في الثمانينيات.

يقول: "عادت شركات الأدوية الكبيرة والصغيرة إلى الجهود بسبب حجم المشكلة". "إنهم يعلمون أنه ستكون هناك أولوية كبيرة للسوق في السنوات القادمة."

تلقى البحث الذي أجراه Parang و Tiwari تمويلًا من AJK Pharmaceuticals ، لكن الزوجين يسعيان إلى مزيد من الدعم بينما يستعدان لإمكانية التنقل في مراحل متعددة من التجارب.

كل الطرق تعيدهم إلى فوائد التعاون.

يقول بارانج: "المزيد من الموارد والمزيد من الخبرة". "الشراكات تجلب الأسلحة التي تقدم العلم وتدفع المشاريع إلى الأمام."


استخدام كريسبر لمحاربة الجراثيم المقاومة للمضادات الحيوية # 8216 & # 8217

رصيد الصورة: CC0 Public Domain

يمكن أن يؤدي ظهور مقاومة للمضادات الحيوية وظهور "الجراثيم الخارقة" 10 ملايين حالة وفاة كل عام بحلول عام 2050 ، ما لم يكن بالإمكان وقف هذه الأزمة الصحية العالمية المتصاعدة. حاليًا ، يموت ما لا يقل عن 23000 أمريكي كل عام كنتيجة مباشرة لـ الميكروبات المقاومة للمضادات الحيوية، بينما يموت عدد غير معروف من المضاعفات ذات الصلة. ال تطوير مضادات حيوية جديدة أصبح أحد أكثر الأهداف إلحاحًا في عصرنا ، ومع ذلك فهو لا يحدث بالسرعة الكافية. ال الجراثيم الخارقة تفوز.

قدمت الأبحاث الحديثة من كلية الكيمياء بجامعة مانشستر إمكانية وجود شكل جديد من إنتاج المضادات الحيوية التي يمكن أن تساعد في الحرب ضد الجراثيم المقاومة للمضادات الحيوية. اكتشف الباحثون مسار التخليق الحيوي لمضاد حيوي يسمى مالونوميسين باستخدام تقنية CRISPR / Cas9 ، الثورية و مثير للجدل في بعض الأحيان أداة تحرير الجينات.

استخدمت المضادات الحيوية لعلاج أمراض معينة منذ الأربعينيات من القرن الماضي تم تطوير البنسلين من نوع من الفطريات يسمى بنسيليوم. يحارب البنسلين الأمراض التي تسببها البكتيريا موجبة الجرام مثل المكورات العنقودية (والذي يسبب التهابات العنقوديات) و المكورات الرئوية (والذي يسبب التهاب رئوي والتهابات الأذن الوسطى). منذ أول استخدام سريري للبنسلين ، تم اكتشاف المئات من المضادات الحيوية أو ينتج صناعيا، بما في ذلك المضادات الحيوية المضادة للطفيليات والفطريات. في حين أن المضادات الحيوية أنقذت عددًا لا يحصى من الأشخاص من الموت والعجز ، فقد أدى استخدامها غير المناسب إلى انتشار مشكلة مقاومة المضادات الحيوية. وهذا يعني أن العدوى البسيطة نسبيًا - التي تمت معالجتها بسهولة قبل عقود فقط - تتحول إلى أمراض تهدد الحياة أو تؤدي إلى الإعاقة.

قال "مقاومة المضادات الحيوية أصبحت قضية صحية كبيرة على مستوى العالم" الدكتور جاك سبرينغر، وهو أستاذ مساعد لطب الطوارئ في كلية زوكر للطب في هوفسترا / نورثويل في نيويورك. قال سبرينغر لمشروع محو الأمية الوراثية:

نحن نبحث في نوع من أنواع البكتيريا التي تصيب البشر والتي أصبحت مقاومة لمعظم أو كل المضادات الحيوية المعروفة المتوفرة حاليًا. طورت معظم البكتيريا التي تصيب البشر عادة بعض المقاومة البكتيرية بما في ذلك السبب الأكثر شيوعًا للالتهاب الرئوي وعدوى المسالك البولية. العديد من الأمثلة الأخرى تشمل الملاريا والسل ، وكذلك السيلان.

باستخدام مزيج من المعلوماتية الحيوية ، والتجارب في المختبر ، وتحرير الجينات CRISPR / Cas9 ، تمكن الباحثون في جامعة مانشستر بالتعاون مع جامعة كامبريدج من تحديد مسار التخليق الحيوي غير المعروف سابقًا للمالونوميسين المضاد الحيوي. يتم إنتاج هذا المضاد الحيوي في Streptomyces rimosus paromomycinus ومن المعروف أن نشاط مضاد للأوالي ومضاد للفطريات.

"يعتبر الارتفاع السريع في مسببات الأمراض المقاومة للمضادات الحيوية أحد أهم الاهتمامات الصحية العالمية في العصر الحديث. الآن ، باستخدام مزيج من المعلوماتية الحيوية ، وتحرير الجينات [CRISPR / Cas9] ، والتجارب في المختبر ، اكتشفنا مسارًا صناعيًا حيويًا غير معتاد للغاية للوصول إلى مالونوميسين المضاد الحيوي. هذا يمكن أن يمهد الطريق لنوع جديد من عملية إنتاج المضادات الحيوية ، "قال جيسون ميكلفيلد ، رئيس الدراسة ، وأستاذ البيولوجيا الكيميائية في معهد مانشستر للتكنولوجيا الحيوية.

"نحن متفائلون الآن بأن النتائج التي توصلنا إليها قد تؤدي إلى اكتشاف مضادات حيوية جديدة، وقد توفر أيضًا طرقًا جديدة لصنع المضادات الحيوية اللازمة بشكل عاجل لمكافحة مسببات الأمراض الناشئة المقاومة للأدوية ".

نظرًا لأن النتائج أولية ، فسيلزم إجراء المزيد من الأبحاث قبل تطوير المضادات الحيوية باستخدام ما تم اكتشافه حول مسار المونوميسين.

يمكن أن يكون لمقاومة المضادات الحيوية عواقب وخيمة على الأفراد من جميع الأعمار ومن جميع مناحي الحياة ، بغض النظر عن مدى صحتهم.

أدي ريريتش ، فتاة تبلغ من العمر 11 عامًا من توكسون ، أريزونا ، نُقلت إلى المستشفى في 19 مايو 2011 بسبب الألم المستمر في وركها. لم تغادر المستشفى لمدة خمسة أشهر. ما بدأ كملف المكورات العنقودية تطورت العدوى في عضلة الورك إلى تعفن الدم ، والذي تسبب بعد ذلك الالتهاب الرئوي الجرثومي في رئتي أدي. لقد طورت عدوى إضافية ناجمة عن حفنة من البكتيريا الانتهازية المقاومة للأدوية ، بما في ذلك بكتريا قولونية, Stenotrophomonas maltophilia، و الهوائيات المعوية.

لم تستجب عدوى آدي للمضادات الحيوية التي كان أطبائها يستخدمونها ، لذلك اضطروا إلى اللجوء إلى مضاد حيوي يسمى كوليستين والذي يمكن أن يكون شديد السمية للكلى والأعضاء الأخرى. يستخدم كوليستين كملاذ أخير.

نظرًا لعدم علاج الخراج في عضلة الورك بأدي لبعض الوقت ، نشأت جلطة دموية بالقرب من الخراج ، ثم انفصلت وتسببت في انسداد رئوي في رئتها اليمنى. احتاجت إلى عملية زرع رئة لإنقاذ حياتها.

"عندما غادرنا المستشفى ، كانت آدي على كرسي متحرك ،" قالت والدتها. "لقد فقدت استخدام ذراعها اليسرى ، ولم يكن لديها تقريبًا بصر في عينها اليسرى ، وقيدت الرؤية في عينها اليمنى. كان لديها استخدام محدود لساقها اليسرى. لقد أصيبت بجلطة دماغية. لقد فقدت 30 رطلاً ، أي ما يقرب من ثلث وزن جسمها ".

على الرغم من أن آثار العديد من الإصابات والإجراءات الطبية قد أثرت ، إلا أن آدي تحرز تقدمًا بطيئًا. قالت والدتها: "ستحتاج آدي الرياضية التي كانت ذات يوم طبيعية وقوية ورياضية إلى عناية طبية وعلاج لبقية حياتها". "لقد دمرت العدوى المقاومة للمضادات الحيوية حياة ابنتي وصحة عائلتنا ورفاهيتها وأموالها".

المضادات الحيوية تعمل بها تعطيل قدرة البكتيريا المستهدفة لبناء جدران خلوية ، والتدخل في تكاثر البكتيريا ، و / أو منع الطرق التي تستخدمها البكتيريا في استخدام أو تخزين الطاقة. وتحدث مقاومة المضادات الحيوية عندما يطور بعض أفراد البكتيريا القدرة على الهروب من المضاد الحيوي أو تكوين إنزيمات مدمرة للمضادات الحيوية ، والبقاء على قيد الحياة دون أن يصاب بأذى ، ونقل هذه القدرة الجديدة إلى الأجيال اللاحقة. البكتيريا الأخرى التي ليس لديها هذه القدرة تموت. بهذه الطريقة ، يصبح المضاد الحيوي الناجح سابقًا عديم الفائدة. ثم تنتشر الجراثيم الخارقة الجديدة بين المضيفين من البشر بنفس الطرق التي تنتشر بها أسلافهم أو بطرق مماثلة. الآن فقط ، لا توجد مضادات حيوية لعلاج الجراثيم الخارقة "الطافرة" الجديدة.

على الرغم من أن سبرينغر أوضح أن مقاومة المضادات الحيوية "تحدث بشكل طبيعي ، نظرًا لأن البكتيريا كائنات قابلة للتكيف بدرجة كبيرة ، فمن المحتمل أننا قمنا بتسريع معدل المقاومة بشكل كبير بسبب الاستخدام غير المناسب والعشوائي للعديد من المضادات الحيوية التي كانت ذات يوم أدوات فعالة للغاية." قال سبرينغر:

في الولايات المتحدة ، يتم دعم ذلك من خلال طلب المريض واستجابة الطبيب لهذا الطلب ، بالإضافة إلى استخدام المضادات الحيوية في صناعة الأغذية. على الصعيد العالمي ، هذه هي أيضًا مساهمات ، بالإضافة إلى توافر المضادات الحيوية بدون وصفات طبية في العديد من البلدان ، مع استخدام غير كامل. مثال [الاستخدام غير الكامل] هو استخدام المضاد الحيوي لمدة يومين حتى تتحسن الأعراض ، ثم تتوقف. This allows a ‘clinical cure’ sometimes, but not an eradication of bacteria, some of which then adapt to survive, develop, and pass on means of resistance.

While several governments and health organizations have tried to solve the antibiotic resistance crisis through funding of antibiotic discovery and development initiatives, progress is painfully slow. Many of the antibiotics created or discovered are too similar to previous forms of antibiotics, and others fail in clinical trials or are considered too dangerous for human use.

So when discoveries of potentially new antibiotics are announced, those at the front lines of the fight against drug-resistant microbes feel varying degrees of hope and excitement. That excitement is kept in check, however, by the reality that it takes an average of 10 years and hundreds of millions of dollars to bring a new antibiotic to market.

Kristen Hovet covers genetics, medical innovations, and the intersection of sociology and culture. Follow her on her موقع الكتروني or Twitter @kristenhovet

This article was originally published at the GLP on February 5, 2019.

The GLP featured this article to reflect the diversity of news, opinion and analysis. The viewpoint is the author’s own. The GLP’s goal is to stimulate constructive discourse on challenging science issues.


What if antibiotics stopped working?

First, deaths from bacterial infections like tuberculosis and meningitis would undoubtedly rise. Infections that we don’t currently think of as deadly would also start to cause serious illnesses and deaths.

Even trivial conditions like abscesses or spots would become difficult to treat, meaning that ugly sores and strange skin conditions would become a common sight, like in medieval times.

Read more about the future of bacteria:

But the effect on healthcare would be even more profound.

Each year, billions of operations are carried out around the world, and almost all of them require antibiotics to prevent infections during and after the procedure. One in four births in England is by C-section, where antibiotics protect mum and baby.

Without antibiotics, the risk of dying from an infection after these procedures might mean they simply aren’t worth it. The vast cost of trying to cure difficult-to-treat infections might have crippled many nations’ health services by then anyway. If antibiotics no longer work, we may have to change the way we behave completely.


How else can antibiotics be used in the lab?

Historically, antibiotics have also been used to disrupt genes at the chromosomal level. Scientists introduce an antibiotic resistance cassette within the coding region of the gene they are trying to disrupt or delete, which both inactivates the gene and acts as a marker for the mutation. When designing these types of experiments it is best practice not to use the same resistance cassette for the mutation and for plasmid selection. Additionally, scientists can use the loss of resistance as a marker for successful cloning. In these instances, the cloning vector typically has two separate resistance cassettes and your gene of interest is cloned into/inactivates or completely removes (in the case of Gateway cloning) one cassette. Counterselection allows the scientist to select bacteria that are only resistant to the antibiotic that remains intact.


Distinct impact of antibiotics on the gut microbiome and resistome: a longitudinal multicenter cohort study

The selection pressure exercised by antibiotic drugs is an important consideration for the wise stewardship of antimicrobial treatment programs. Treatment decisions are currently based on crude assumptions, and there is an urgent need to develop a more quantitative knowledge base that can enable predictions of the impact of individual antibiotics on the human gut microbiome and resistome.

نتائج

Using shotgun metagenomics, we quantified changes in the gut microbiome in two cohorts of hematological patients receiving prophylactic antibiotics one cohort was treated with ciprofloxacin in a hospital in Tübingen and the other with cotrimoxazole in a hospital in Cologne. Analyzing this rich longitudinal dataset, we found that gut microbiome diversity was reduced in both treatment cohorts to a similar extent, while effects on the gut resistome differed. We observed a sharp increase in the relative abundance of sulfonamide antibiotic resistance genes (ARGs) by 148.1% per cumulative defined daily dose of cotrimoxazole in the Cologne cohort, but not in the Tübingen cohort treated with ciprofloxacin. Through multivariate modeling, we found that factors such as individual baseline microbiome, resistome, and plasmid diversity liver/kidney function and concurrent medication, especially virostatic agents, influence resistome alterations. Strikingly, we observed different effects on the plasmidome in the two treatment groups. There was a substantial increase in the abundance of ARG-carrying plasmids in the cohort treated with cotrimoxazole, but not in the cohort treated with ciprofloxacin, indicating that cotrimoxazole might contribute more efficiently to the spread of resistance.

الاستنتاجات

Our study represents a step forward in developing the capability to predict the effect of individual antimicrobials on the human microbiome and resistome. Our results indicate that to achieve this, integration of the individual baseline microbiome, resistome, and mobilome status as well as additional individual patient factors will be required. Such personalized predictions may in the future increase patient safety and reduce the spread of resistance.

Trial registration

ClinicalTrials.gov, NCT02058888. Registered February 10 2014


شاهد الفيديو: مقاومة المضادات الحيوية -هل يجب علينا الاهتمام (شهر فبراير 2023).