تجويع البكتيريا المسببة للالتهاب الرئوي
بقلم ميغان ماهر، الاستاذ المشارك قسم الكيمياء، كلية العلوم ومعهد Bio21،
جامعة ملبورن
7 أغسطس 2021
المترجم: عدنان أحمد الحاجي
المقالة رقم 251 لسنة 2021
Starving the bacterium that causes pneumonia
Associate Professor Megan MaherARC Future Fellow، School of Chemistry، Faculty of Science and Bio21 Institute، University of Melbourne
7 August 2021
البكتيريا المسببة للالتهاب الرئوي
الدعوات والديكورات والشموع والكيك - هناك الكثير عليك أن تتذكره حين تريد أن تنظم حفلة عيد ميلاد لطفلك الذي يبلغ خمس سنوات. من الأمور التي، ولله الحمد، نأخذها أخذ المسلمات في أستراليا هي أن أطفالنا ذوي الخمس سنوات يصلون إلى هذه المرحلة العمرية على كل حال.
لكن ما يقرب من نصف مليون طفل مصاب بالبكتيريا العقدية «المكورات» الرئوية في جميع أنحاء العالم كل عام «1»، لا يصلون أبدًا إلى عيد ميلادهم الخامس.
نصف مليون طفل يموتون سنويًا من جراء الالتهاب الرئوي التي تسبه المكورات الرئوية
كما هو الحاصل في حالة كوفيد-19، المكورات الرئوية «وتسمى أيضًا العقديات الرئوية، 2» تنتشر من خلال الرذاذ عندما نسعل أو نعطس. وهي مسؤولة عن الالتهاب الرئوي المميت والتهاب السحايا والإنتان أو تسمم الدم «3»، بالإضافة إلى التهابات الأذن الداخلية التي عادة ما تسبب الصمم لدى أطفال السكان الأصليين وأطفال جزر مضيق توريس «4».
قبل جائحة كوفيد-19، المكورات الرئوية هي السبب الرئيس للوفاة بالالتهاب الرئوي على مستوى العالم «5». وكانت مسؤولة عن الوفيات الكثيرة التي فاقت عددًا الوفيات من جراء جميع الأسباب الأخرى للالتهابات الرئوية مجتمعة في 2016.
على الرغم من الاستخدام الواسع النطاق لمضادات البكتيريا antibacterial agents واللقاحات والمضادات الحيوية للوقاية من عدوى المكورات الرئوية، فاللقاحات الحالية توفر لنا حماية محدودة، حيث تعمل ضد جزء بسيط فقط من جميع سلالات المكورات الرئوية. التحدي الآخر هو أن مقاومة المضادات الحيوية تتطور بسرعة.
هناك حاجة ماسة إلى مقاربات جديدة للوقاية من الموت ومعالجة المرض والعجز «الإعاقة» الناجمين عن المكورات الرئوية، كتضرر الدماغ وفقدان السمع وضعف وظائف الرئة، وصولًا إلى مرحلة البلوغ.
قد يكون أحد المقاربات الجديدة هو تجويع المسبب للمرض «6». ”الفيتامينات والمعادن بما في ذلك الحديد والنحاس والزنك والمنغنيز ضرورية لصحة الإنسان، ولكن البكتيريا بحاجة إليها أيضًا“ كما يوضح الاستاذ المشارك ميغان ماهر Megan Maher، باحث في علم الأحياء البنيوية «الهيكلية، 7» والكيميائي في كلية الكيمياء ومعهد Bio21 التابع لجامعة ملبورن «8».
يحتاج كل من البشر والبكتيريا الفيتامينات للبقاء على قيد الحياة
قبل أكثر من عقد، قام البروفسور كريستوفر ماكديفيت، رئيس المختبر في معهد دوهرتيDoherty Institute، والاستاذ المشارك ماهر بالتعاون معًا لمتابعة فكرة أن المنغنيز ضروري للبقاء على قيد الحياة والأيض «9» والإصابة بالعدوى من المكورات الرئوية «10».
البروفسور ماكديفيت McDevitt، باحث في علم الأحياء الدقيقة، تعرف لأول مرة على أن الزنك سام للبكتيريا الرئوية لأنه يمنع المنغنيز من الدخول في الخلية «11».
”أثبت بحثنا أن العامل الممرض «مسبب المرض، 6» كان عليه أن ينتزع المنغنيز من الجسم ليسبب العدوى.“ جزء من استجابة الجسم المناعية ضد البكتيريا كان يتمثل في استخدام الزنك لسد هذا المسار، " كما يقول البروفسور ماكديفيت.
بنيوية ناقل المنغنيز المكورة الرئوية متضمنةً مناطق غير غشائية transmembrane
بمعرفة أن المنغنيز معدن ضروري لمسبب المرض، إلّا أن البروفسور ماكديفيت وفريقه بحثوا عن ”البوابة gate“ أو الناقل transporter «انظر 12,13» وتعرفوا عليه في المكورات الرئوية المخصصة لحجز المنغنيز «14».
" للمكورات الرئوية ناقل واحد فقط لامتصاص هذه المغذيات الأساسية. لقد علمنا بالفعل أنه لو عُطل أي جزء من هذا الناقل، فإن مسبب المرض لن يكون قادرًا على التسبب في العدوى. بما أن هذا النوع من النواقل غير موجود في البشر، فإنه يشكل هدفًا مثاليًا لمضادات الميكروبات antimicrobials الجديدة.
الهدف النهائي كان لمعرفة بنيوية الناقل الذي تستخدمه المكورات الرئوية «15»، من أجل تصميم أدوية مضادة لها. في ذلك الوقت كان من الصعب جدًا تحديد بنيوية الناقل، ولذا تحدث البرفسور ماكديفيت معي وسألني، هل يمكننا أن نقوم بالتعرف على بنيوية الناقل؟ " كما يتذكر الأستاذ المشارك ماهر.
يقول الأستاذ المساعد ماهر: ”لمعرفة كيف يعمل الناقل، استخدمنا التصوير البلوري بالأشعة السينية X-ray crystallography“.
”معرفة التركيب يُعتبر الخطوة الأولى لتطوير دواء أو علاج ضد المكورات الرئوية. تتمثل مقاربتنا في سد هذا المسار ومنع الناقل من إدخال المنغنيز في البكتيريا،“ كما يقول البروفسور ماكديفيت.
الباحثون يسعون لايجاد عقاقير او علاجات للمكورات الرئوية لمنع المنغنيز من الدخول الى خلايا البكتيريا على وجه التحديد
”يمكن القيام بذلك عن طريق تركيب عقاقير معينة للجسم المضاد «ويعرف أيضًا بالمضاد المناعي antibody، انظر 16» أو جزيئات ربط binding molecules أخرى تستهدف على وجه التحديد هذا الناقل وتحجبه. هذا ما سنعمل عليه لاحقًا“، كما يوضح الأستاذ المشارك ماهر.
تقليديا، المضادات الحيوية ضد المكورات الرئوية تستهدف إنتاج جدار الخلية، ولكن لا توجد حاليًا مضادات حيوية تستهدف مغذيات هذا الكائن الحي.
استهداف الممر gateway الذي يسمح للمكورات الرئوية بالحصول على عنصر المنغنيز الضروري هي مقاربة جديدة تمامًا وخطوة إيجابية نحو طريقة جديدة لمعالجة ارتفاع معدل مقاومة المضادات الحيوية.
