[[LINK0]]يعاني ملايين الناس[[LINK0]] في الولايات المتحدة وحول العالم من التهابات المسالك البولية كل عام. بعض الفئات تكون معرضة بشكل خاص [[LINK1]]لإصابة مزمنة بالتهابات المسالك البولية[[LINK1]]، بما في ذلك النساء وكبار السن وبعض المحاربين القدامى.
تُعالج هذه الالتهابات عادةً بالمضادات الحيوية، لكن [[LINK2]]الاستخدام المفرط لهذه [[LINK2]][[LINK3]]الأدوية [[LINK3]]يمكن أن تجعل الميكروبات التي تستهدفها مقاومة وتقلل من فعالية الأدوية.
لحل مشكلة التهابات المسالك البولية المزمنة ومقاومة المضادات الحيوية، قمنا بدمج خبرتنا [[LINK4]]في علم الأحياء الدقيقة[[LINK4]][[LINK5]] والهندسة[[LINK5]] لإنشاء مادة حية تحتوي على سلالة محددة من البكتيريا المفيدة E. coli. أظهرت أبحاثنا أن [[LINK6]]البكتيريا “الجيدة” التي يتم إطلاقها من هذه [[LINK6]][[LINK7]]المادة الحيوية [[LINK7]]يمكن أن تنافس “البكتيريا السيئة” على المغذيات وتنتصر، مما يقلل بشكل كبير من عدد الميكروبات المسببة للأمراض.
مع المزيد من التطوير، نعتقد أن هذه التقنية يمكن أن تساعد في إدارة التهابات المسالك البولية المتكررة التي لا تستجيب للمضادات الحيوية.
إحضار البكتيريا إلى المثانة
بالنسبة للميكروبات التي تعيش في الناس، المغذيات محدودة، وتختلف وجودها بين أجزاء الجسم المختلفة. يجب على البكتيريا أن [[LINK8]]تنافس مع ميكروبات أخرى و[[LINK8]][[LINK9]]المضيف [[LINK9]]للحصول على المغذيات الأساسية. من خلال استهلاك المغذيات المتاحة، يمكن للبكتيريا المفيدة أن [[LINK10]]توقف أو تبطئ نمو البكتيريا الضارة[[LINK10]]. عندما تُجوع البكتيريا الضارة من المغذيات الهامة، فإنها لا تستطيع الوصول إلى أعداد كافية للتسبب في المرض.
توصيل البكتيريا المفيدة إلى المثانة لمنع التهابات المسالك البولية يعتبر تحديًا. أولاً، يمكن لهذه البكتيريا المفيدة أن تتوطن بشكل طبيعي فقط في الأشخاص الذين هم [[LINK11]]غير قادرين على إفراغ مثانتهم بالكامل[[LINK11]]، وهي حالة تُعرف احتباس البول. حتى بين هؤلاء المرضى، يختلف مدى فترة توطن هذه البكتيريا في مثاناتهم بشكل كبير.
تتطلب الطرق الحالية لتوصيل البكتيريا إلى المثانة إجراءات غازية وتستلزم [[LINK12]]إدخال القسطرة بشكل متكرر[[LINK12]]. حتى عندما يتم إطلاق البكتيريا بنجاح في المثانة، [[LINK13]]سوف تقوم البول بطرد هذه [[LINK13]][[LINK14]]الميكروبات [[LINK14]]لأنها لا تستطيع الالتصاق بجدار المثانة.
تظهر هذه الصورة المجهرية مثانة فأر (زرقاء) مغطاة بـ E. coli (وردية) وكريات الدم البيضاء (صفراء) تهاجمها. (الائتمان: فاليري أوبراين، ماثيو جونز، سكوت ج. هالتغرين، جيمس أ.ج. فيتزباتريك، جامعة واشنطن، سانت لويس/NIH عبر فليكر، CC BY-NC)
مواد حيوية لعلاج التهابات المسالك البولية
نظرًا لأن البكتيريا المفيدة لا يمكن أن تلتصق بالمثانة وتبقى فيها لفترة طويلة، قمنا بتطوير مادة حيوية يمكن أن تطلق البكتيريا في المثانة ببطء على مدى الوقت.
مادتنا الحيوية تتكون من بكتيريا حية [[LINK15]]E. coli مدمجة في [[LINK15]][[LINK16]]هيكل مصفوفة هلامية[[LINK16]]. إنها تشبه قطعة من الجيلي أصغر بحوالي 500 مرة من قطرة ماء ويمكن أن تطلق البكتيريا لمدة تصل إلى أسبوعين في المثانة. من خلال توصيل البكتيريا عبر المادة الحيوية، نتغلب على الحاجة إلى التصاق البكتيريا بالمثانة لتستمر في العضو.
قمنا باختبار مادة البيومادة لدينا عن طريق وضعها في البول البشري في أطباق بتري وتعريضها للعوامل الممرضة البكتيرية التي تسبب التهابات المسالك البولية. أظهرت نتائجنا أنه عند خلطها بنسبة 50:50، فإن [[LINK17]]إي. كولاي تفوقت على البكتيريا المسببة للتهابات المسالك البولية [[LINK17]][[LINK18]]من خلال زيادة نسبتها إلى حوالي 85% من إجمالي السكان. عندما أضفنا المزيد من إي. كولاي مقارنة بالبكتيريا المسببة للتهابات المسالك البولية، وهو ما نتصوره للتطوير والاختبار في المستقبل، زادت نسبة إي. كولاي إلى أكثر من 99% من السكان، مما أدى إلى القضاء على البكتيريا المسببة للتهابات المسالك البولية. علاوة على ذلك، استمرت المادة البيولوجية في إطلاق إي. كولاي في البول البشري لمدة تصل إلى أسبوعين.
تشير نتائجنا إلى أن إي كولاي قد تبقى وتعيش في المثانة لفترات طويلة من الزمن و [[LINK19]]تنجح في تقليل [[LINK19]][[LINK20]]نمو [[LINK20]]العديد من أنواع البكتيريا التي تسبب التهابات المسالك البولية.
يمكن أن تكون التهابات المسالك البولية مؤلمة.
(حقوق الصورة: الصور التي نخلقها وما يحدث فعليًا دائمًا ما تكون جميلة عندما نملك خيالًا/iStock عبر Getty Images Plus)
تحسين المواد الحيوية
تظهر نتائجنا أن E. coli يمكنها ليس فقط السيطرة على البكتيريا الضارة المرتبطة بها ولكن أيضًا على [[LINK21]]مجموعة واسعة من البكتيريا المسببة للأمراض [[LINK21]][[LINK22]]في البشر والحيوانات. وهذا يعني أن العلماء قد لا يحتاجون إلى تحديد أنواع مختلفة من البكتيريا المفيدة للسيطرة على كل مسبب للأمراض – وهناك العديد منها – التي يمكن أن تسبب التهاب المسالك البولية.
فريقنا يقوم حاليًا بتقييم مدى فعالية المواد الحيوية لدينا في علاج التهابات المسالك البولية في الفئران. نحن نعمل أيضًا على تحديد العناصر الغذائية المحددة التي تتنافس عليها البكتيريا المفيدة والضارة وما هي العوامل التي قد تساعد البكتيريا المفيدة على الفوز. يمكننا إضافة هذه العناصر الغذائية إلى موادنا الحيوية ليتم إطلاقها أو حجبها.
هذا البحث ما زال في مرحلة مبكرة، والاستخدامات السريرية لم تُطور بعد، لذا إذا وصلت إلى المرضى، فسيكون ذلك في المستقبل البعيد. نأمل أن يتم تحسين تقنيتنا وتطبيقها للسيطرة على التهابات بكتيرية أخرى وبعض [[LINK23]]أنواع السرطان التي تسببها البكتيريا[[LINK23]].
سارجورو سوباش أستاذ مشارك في جامعة تكساس A&M. تم إعادة نشر هذه المقالة من [[LINK24]]موقع المحادثة[[LINK24]] بموجب [[LINK25]]ترخيص المشاع الإبداعي[[LINK25]]. اقرأ [[LINK26]]المقالة الأصلية[[LINK26]].