مقاومة الجراثيم للمضادات الحيوية

تحدث مقاومة الجراثيم للمضادات الحيوية عندما تطور أو تملك الجراثيم أو العضويات الحية الأخرى جينات تشفر آليات مقاومة للمضادات الحيوية. طوّرت جراثيم العنقوديات والعقديات المسببة للعدوى أو الأمراض مثل السل وذات الرئة، سلالات مقاومة للمضادات الحيوية ما جعلها صعبة أو مستحيلة العلاج بشكل متزايد.

العقود القادمة

من المتوقع أن يسوء الوضع في العقود القادمة بتزايد العدوى وحالات الوفاة ونفقات العلاج مع تطور الجراثيم وقدرتها على مقاومة عدد من المضادات الحيوية.

يقول أبو سيد الكاتب الرئيسي لهذه الدراسة: «نحن نحتاج إلى تطوير أدوات تتوقع بشكل بسيط وفعال الجراثيم المقاومة للمضادات الحيوية التي تهدد بشكل متزايد الصحة العامة والحياة حول العالم».

التسلسل الجيني

ومنذ أن أصبح التسلسل الجيني واسع النطاق أسهل تطبيقًا، يبحث العلماء عن الجينات المسؤولة عن الخصائص المقاومة للمضادات الحيوية في البيئة. يهتم الباحثون ببيئة الجراثيم وكيفية انتشارها وتأثيرها على صحة الإنسان.

ورغم تمكّن الباحثين من تحديد جينات مماثلة للجينات المعروفة باسم الجينات المقاومة للمضادات الحيوية، فإنهم يجهلون في الغالب الجينات المسؤولة عن المقاومة التي تتفرّد في هيئتها من منظور تسلسل البروتين.

جامعة واشنطن

طوّر فريق الباحثين في جامعة واشنطن خوارزمية آلة تعليمية تستخدم سمات البروتينات المقاومة للمضادات الحيوية بدلًا من التشابه في التسلسلات الجينية بهدف تحديد الجينات المقاومة للمضادات الحيوية.

نظرية الألعاب

اعتمد الباحثون على نظرية الألعاب، وهي أداة مستخدمة في العديد من المجالات وبشكل خاص في المجال الاقتصادي لنمذجة التفاعلات الاستراتيجية بين اللاعبين (المتغيرات المدروسة)، والتي بدورها تساعد في تحديد الجينات المقاومة للمضادات الحيوية. باستخدام خوارزمية الآلة التعليمية ومقاربة نظرية الألعاب، بحث الفريق في تفاعلات العديد من سمات المادة الوراثية، بما فيها بنية والخصائص الفيزيوكيميائية وتركيب التسلسل البروتيني بدلًا عن البحث ببساطة في تشابه التسلسلات.

تحليل البيانات الميتاجينومية

يقول أبو سيد: «يمكن توظيف هذا البرنامج لتحليل البيانات الميتاجينومية بشكل أعمق من الطرق التي تعتمد خوارزميات التوافق التسلسلي البسيطة، ما يجعلها أداةً مهمة في تحديد المورثات الجديدة المقاومة للمضادات الحيوية التي قد تصبح مع الوقت ذات أهمية سريرية».

المضادات الحيوية

وأضافت بروشات: «تتجلى ميزة هذا البرنامج في إمكانية تحري المورثات المقاومة للمضادات الحيوية في الجينومات ذات التسلسلات الجديدة. وبالتالي قد تكون طريقة التي لا بديل لها في تحديد تواتر هذه الجينات. إنه برنامج مهم حقًا».

 فريق واشنطن

ساهم في سلالات المطثيات والمكورات المعوية والعنقوديات والعقديات والليسترية. تُعد هذه الجراثيم السبب وراء العديد من العداوى الكبيرة والأمراض المعدية بما فيها العدوى بالعنقوديات والتسمم الغذائي وذات الرئة والتهاب القولون المهدد للحياة إثر الإصابة بالمطثية العسيرة.

استطاع الباحثون تصنيف الجينات المقاومة بشكل دقيق بمعدّل دقة يصل إلى 90%.

تطوير البرنامج

قام الفريق بتطوير برنامج تطبيق عام يمكن تحميله بسهولة وتطبيقه للتحري عن الجينات المقاومة للمضادات الحيوية على جملة واسعة من المواد الوراثية.