في دراسة استقصائية واسعة النطاق، اختبر علماء EMBL أكثر من 10000 مجموعة دوائية ضد بعض البكتيريا الرئيسية المسببة للأمراض والتي تحمل مقاومة لمضادات الميكروبات وتسبب الوفاة. تشكل مقاومة مضادات الميكروبات، حيث تقاوم مسببات الأمراض العلاج بالمضادات الحيوية، تحديا ملحا للصحة العالمية. وأظهرت دراسة أجريت عام 2022 أن ما يقرب من 5 ملايين حالة وفاة في عام 2019 كانت مرتبطة بالبكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية، وأكثر من مليون من هذه الوفيات كانت ناجمة بشكل مباشر عن مقاومة المضادات الحيوية.
في دراسة جديدة، قام باحثون من مجموعة Typas في مختبر EMBL في هايدلبرغ بتحليل منهجي لفعالية أكثر من 10000 مجموعة دوائية ضد البكتيريا الشائعة المقاومة للأدوية المتعددة.
وقالت إليزابيتا كاكاس، المؤلفة الأولى للدراسة وطالبة دكتوراه سابقة في مجموعة تيباس: "في السابق، تمت دراسة مجموعات أدوية محددة، خاصة تلك التي توصف عادة في العيادة". "ومع ذلك، فإننا نفتقر إلى فهم منهجي لكيفية تأثير مجموعات من فئات مختلفة من المضادات الحيوية، أو مجموعات من المضادات الحيوية مع أدوية غير المضادات الحيوية، على فسيولوجيا البكتيريا، وخاصة دون النظر إلى المضيف."
إزويك كاكاس هو دكتور في الطب وهو حاليًا باحث ما بعد الدكتوراه في ETH زيورخ. خلال فترة وجودها في مجموعة Typas، المتخصصة في تطوير أساليب عالية الإنتاجية لدراسة التفاعلات البكتيرية (مع البيئة أو الأنواع الأخرى) وعلم وظائف الأعضاء.
تستهدف المضادات الحيوية المختلفة هياكل أو عمليات خلوية مختلفة داخل البكتيريا. يمكن أن تعمل بشكل تآزري، مما يعني أن نشاطها المشترك أكبر من عمل كل دواء بمفرده، لكن من الممكن أيضًا أن يكونا متضادين بشكل متبادل، وفي هذه الحالة فإن وجود أحدهما يعيق نشاط الآخر. يمكن استخدام هذا العداء للتخفيف من الأضرار الجانبية للمضادات الحيوية على ميكروبات الأمعاء.
في دراسة سابقة، قام باحثون من مجموعة تيباس بتحليل مجموعات من الأدوية التي تستهدف البكتيريا سالبة الجرام، وهي مجموعة تضم العديد من مسببات الأمراض القاتلة المقاومة لمضادات الميكروبات مثل الإشريكية القولونية، والسالمونيلا المعوية، والزائفة الزنجارية. ومع ذلك، فإن العديد من البكتيريا القاتلة المضادة للبكتيريا تكون أيضًا إيجابية الجرام، بما في ذلك المكورات العنقودية الذهبية، التي يقتل متغيرها المقاوم للميثيسيلين (MRSA) مئات الآلاف من الأشخاص كل عام. يختلف تركيب الجدار الخلوي لهذه البكتيريا عن البكتيريا سالبة الجرام، مما يؤثر على نشاط الدواء وفعاليته.
في الدراسة الحالية، استخدم الفريق جهازًا آليًا متقدمًا لدراسة آثار مئات من مجموعات الجرعات المختلفة من المضادات الحيوية وغير المضادات الحيوية في الوقت نفسه على ثلاثة أنواع من البكتيريا إيجابية الجرام - Bacillus subtilis، وStaphylococcus aureus، وStreptococcus pneumoniae. بالإضافة إلى أكثر من 8000 مجموعة من 65 مضادًا حيويًا مختلفًا عبر جميع الفئات الرئيسية، قام الباحثون أيضًا بتحليل أكثر من 2500 مجموعة من أدوية المضادات الحيوية مع أدوية غير المضادات الحيوية.
وباستخدام هذه الاستراتيجية، اكتشف الفريق أكثر من ألف تفاعل، بما في ذلك التآزر والعداء. هذه التأثيرات خاصة جدًا بالأنواع وحتى بسلالات معينة، وهي تختلف عن التفاعلات الموجودة سابقًا في الدراسات التي أجريت على البكتيريا سالبة الجرام. كما قاموا بالتحقق من صحة بعض هذه النتائج في الجسم الحي عن طريق إصابة يرقات العثة بالعامل الممرض واختبار قدرة مجموعات دوائية معينة على المساعدة في التعافي.
لقد جعل الباحثون قاعدة بيانات التفاعل الكاملة الخاصة بهم متاحة للعامة للعلماء الآخرين لعرضها واستكشافها واستخدامها للعثور على أوجه تآزر وتناقضات جديدة.
وقال كاكاس: "نعتقد أن حجم هذه الدراسة يجعلها فريدة من نوعها. إنها مجموعة بيانات غنية وأعتقد أنها ستوفر مادة لجميع أنواع الفرضيات لسنوات عديدة قادمة". "أجد هذا أيضًا مثيرًا للاهتمام من منظور بيولوجيا الأنظمة لأننا نشهد تفاعلات بين الأدوية التي تستهدف عمليات خلوية معينة لم تكن معروفة من قبل."
وقال ناسوس تيباس، قائد المجموعة في EMBL وكبير مؤلفي الدراسة: "إننا نعيش في عصر حيث هناك حاجة ماسة إلى استراتيجيات جديدة لمكافحة مقاومة مضادات الميكروبات، كما أن تطوير مضادات حيوية جديدة يمثل تحديًا تقنيًا ومكلفًا ويستغرق وقتًا طويلاً". "إن نوع تحليل التفاعل الدوائي المنهجي الذي أجريناه في هذه الدراسة يفتح الطريق أمام حلول وعلاجات بديلة للعدوى البكتيرية."