استخدام الأجسام النانوية لمنع إنتقال العدوى البكتيرية التي ينقلها القراد

 

  

معلومات

تاريخ: 28 أبريل 2021

مصدر: جامعه ولايه اوهايو

ملخص: توصلت دراسة جديدة إلى أن الأجسام النانوية يمكن توظيفها لمحاكاة تركيب ووظائف الأجسام المضادة ، وقد تكون المفتاح لمنع العدوى البكتيرية التي ينقلها القراد والتي يصعب علاجها بأستخدام جميع المضادات الحيوية تقريبًا.

 

 

توصلت دراسة جديدة إلى أن الأجسام النانوية nanobodies  يمكن توظيفها لمحاكاة تركيب ووظائف الأجسام المضادة antibody ، وقد تكون المفتاح لمنع العدوى البكتيرية التي ينقلها القراد tick والتي يصعب علاجها بأستخدام جميع المضادات الحيوية antibiotics تقريبًا.

يُطلق على العدوى داء إيرليخ أحادي () الخلايا البشرية ، وهي واحدة من أكثر الأمراض التي تنقلها القراد انتشارًا والتي تهدد الحياة في الولايات المتحدة. يتسبب المرض في البداية في ظهور أعراض تشبه أعراض الأنفلونزا شائعة في العديد من الأمراض ، وفي حالات نادرة يمكن أن تكون قاتلة إذا تُركت دون علاج.

 

لا يمكن أن تتراكم معظم المضادات الحيوية بتراكيز عالية بما يكفي لقتل البكتيريا المسببة للعدوى ، Ehrlichia chaffeensis ، لأن الميكروبات تعيش وتتكاثر داخل الخلايا المناعية البشرية. مسببات الأمراض البكتيرية المعروفة مثل Streptococcus و E. coli تسبب أضرارها المعدية خارج خلايا المضيف.

 

ابتكر باحثو جامعة ولاية أوهايو أجسامًا نانوية تهدف إلى استهداف بروتين يجعل بكتيريا E. chaffeensis  معدية بشكل خاص. أظهرت سلسلة من التجارب في مزارع الخلايا والفئران أن جسمًا نانويًا واحدًا محددًا تم إنشاؤه في المختبر يمكن أن يمنع العدوى عن طريق منع ثلاث طرق يمكّن البروتين البكتيريا من اختطاف الخلايا المناعية.

 

قال كبير الباحثين في الدراسة ياسوكو ريكيهيسا ، أستاذ العلوم الحيوية البيطرية في ولاية أوهايو: "إذا تم منع عدة آليات ، فهذا أفضل من مجرد منع ألية واحدة ، ويعطينا مزيدًا من الثقة في أن هذه الأجسام النانوية ستعمل بالتأكيد".

 

قدمت الدراسة دعمًا لجدوى علاج داء إيرليخ القائم على الأجسام النانوية ، ولكن هناك حاجة إلى مزيد من البحث قبل أن يكون العلاج متاحًا للبشر. هناك حاجة ملحة للتوصل إلى بديل للدوكسيسيكلين () المضاد الحيوي ، وهو العلاج الوحيد المتاح. المضاد الحيوي  غير آمن للنساء الحوامل والأطفال ، ويمكن أن يسبب آثارًا جانبية شديدة.

 

وقالت ريكيهيسا: "مع وجود مضاد حيوي واحد متاح كعلاج لهذه العدوى ، إذا تطورت مقاومة المضادات الحيوية في هذه البكتيريا ، فلا يوجد علاج. وهوا أمر مخيف للغاية".

 

نُشر البحث هذا الأسبوع في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences.

 

البكتيريا التي تسبب داء إيرليخ هي جزء من عائلة تسمى البكتيريا الإجبارية داخل الخلايا. لا يتطلب بكتريا E. chaffeensis الوصول الداخلي إلى الخلية لتعيش ، ولكن أيضًا يمنع قدرة الخلايا المضيفة على برمجة موتها بوظيفة تسمى موت الخلايا المبرمج - والتي من شأنها أن تقتل البكتيريا.

 

وقال ريكيهيسا: "عادة ما تنتحر الخلايا المصابة بالاستماتة لقتل البكتيريا الموجودة بداخلها. لكن هذه البكتيريا تمنع موت الخلايا المبرمج وتبقي الخلية حية حتى تتكاثر مئات المرات بسرعة كبيرة ثم تقتل الخلية المضيفة".

 

طورت ريكيهيسا ، المتخصصة منذ فترة طويلة في عائلة بكتيريا ريكيتسياليس التي تنتمي إليها بكتيريا E. chaffeensis ، ظروف الاستزراع الدقيقة التي مكنت من زراعة هذه البكتيريا في المختبر في الثمانينيات ، مما أدى إلى اكتشافها العشرات لشرح كيفية عملها. ومن بين تلك النتائج تحديد البروتينات التي تساعد بكتيريا E. chaffeensis على منع موت الخلايا المبرمج للخلايا المناعية.

 

صنع الباحثون أحد تلك البروتينات ، المسمى Etf-1 ، لصنع عامل على غرار اللقاح استخدموه لتحصين حيوان اللاما بمساعدة جيفري لاكريتز ، أستاذ الطب البيطري الوقائي في ولاية أوهايو. من المعروف أن الإبل واللاما والألبكة تنتج أجسامًا مضادة أحادية السلسلة تشتمل على موقع ارتباط كبير بمولد الضد على الطرف.

 

قام الفريق بقص أجزاء من موقع الارتباط هذا لإنشاء العديد من الأجسام النانوية ذات القدرة على العمل كأجسام مضادة تتعرف على بروتين Etf-1 وترتبط به وتوقف عدوى بكتيريا E. chaffeensis.

 

قال ريكيهيسا: "إنها تعمل بشكل مشابه للأجسام المضادة الخاصة بنا ، لكنها صغيرة جدًا ، وهي أضداد نانوية". "نظرًا لأنها صغيرة ، فإنها تدخل في الزوايا والشقوق وتتعرف على المستضدات بشكل أكثر فاعلية.

 

"لا يمكن للأجسام المضادة الكبيرة أن تتلاءم مع الخلية. ولسنا بحاجة إلى الاعتماد على الأجسام النانوية لمنع البكتيريا خارج الخلية لأنها موجودة في الخارج ويمكن الوصول إليها من قبل الأجسام المضادة العادية المرتبطة بها."

 

بعد فحص المرشحين لفعاليتهم ، هبط الباحثون على جسم نانوي واحد مرتبط بـ Etf-1 في مزارع الخلايا وأعاق ثلاث وظائف من وظائفه. من خلال صنع الأجسام النانوية في السائل داخل خلايا الإشريكية القولونية ، قالت ريكيهيسا إن مختبرها يمكن أن ينتجها على نطاق صناعي إذا لزم الأمر - وتعبئة الملايين منها في قطرة صغيرة.

 

تعاونت مع المؤلف المشارك Dehua Pei ، أستاذ الكيمياء والكيمياء الحيوية في ولاية أوهايو ، لدمج الجزيئات الصغيرة مع الببتيد المخترق للخلايا والذي مكّن من توصيل الأجسام النانوية بأمان إلى خلايا الفئران.

 

تم تلقيح الفئران ذات الجهاز المناعي الضعيف بسلالة شديدة الضراوة من E. chaffeensis وتم إعطاؤها علاجات الجسم النانوي داخل الخلايا بعد يوم أو يومين من الإصابة. مقارنة بالفئران التي تلقت علاجات تحكم ، أظهرت الفئران التي تلقت أكثر الأجسام النانوية فاعلية مستويات أقل بكثير من البكتيريا بعد أسبوعين من الإصابة.

 

مع تقديم هذه الدراسة دليلاً على المبدأ القائل بأن الأجسام النانوية يمكن أن تمنع عدوى بكتيريا E. chaffeensis من خلال استهداف بروتين واحد ، قال ريكيهيسا إن هناك أهدافًا إضافية متعددة يمكن أن توفر المزيد من الحماية مع الأجسام النانوية التي يتم تسليمها وحدها أو مجتمعة. وقالت أيضًا إن هذا المفهوم ينطبق على نطاق واسع على أمراض أخرى داخل الخلايا.

 

وقالت: "تعمل السرطانات والأمراض التنكسية العصبية في خلايانا ، لذلك إذا أردنا منع عملية غير طبيعية أو جزيء غير طبيعي ، فقد ينجح هذا النهج".

 

تم دعم هذه الدراسة من قبل المعاهد الوطنية للصحة.

 

 

 

المصادر

1.       Materials provided by Ohio State University. Original written by Emily Caldwell. Note: Content may be edited for style and length.

2.      Wenqing Zhang, Mingqun Lin, Qi Yan, Khemraj Budachetri, Libo Hou, Ashweta Sahni, Hongyan Liu, Nien-Ching Han, Jeffrey Lakritz, Dehua Pei, Yasuko Rikihisa. An intracellular nanobody targeting T4SS effector inhibits Ehrlichia infection. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (18): e2024102118 DOI: 10.1073/pnas.2024102118