لقد كشف علم الوراثة سر القدرة المذهلة على البقاء على قيد الحياة لمرض السل

نشر باحثون من مراكز علمية رائدة نتائج توفر رؤية غير مسبوقة حول كيفية عمل البكتيريا المتفطرة السلية يتكيف ويقاوم العلاج. مقال نشر في اتصالات الطبيعةيستخدم تقنيات تسلسل الحمض النووي المبتكرة للكشف عن الاختلافات الجينية المخفية سابقًا وإعادة الترتيب الهيكلي التي تساعد العامل الممرض على البقاء حتى تحت ضغط المضادات الحيوية.

ويشير مؤلفو الدراسة إلى أنه “تمت دراسة طفرات الحمض النووي الأصغر لفترة طويلة، لكننا لم نفهم سوى جزء من القصة”.

حيوية البكتيريا

يُظهر المتفطرة السلية قدرة فريدة على البقاء في أكثر الظروف سوءًا. ويشير العلماء إلى أن البكتيريا تظل قابلة للحياة ليس فقط داخل جسم الإنسان، ولكن أيضًا في البيئات ذات الرطوبة المنخفضة ودرجات الحرارة القصوى، وحتى في ظروف فترات الراحة الطويلة. تظهر الاكتشافات الأثرية، بما في ذلك المومياوات من مصر القديمة، أنه يمكن اكتشاف علامات مرض السل بعد آلاف السنين من وفاة الشخص. تؤكد تشوهات الهيكل العظمي والآثار البيولوجية للعدوى أن البكتيريا يمكن أن تستمر في العظام والأنسجة لعدة قرون.

يوضح الباحثون أن “الاستمرار المذهل لمرض السل يجعلها واحدة من أصعب أنواع العدوى البكتيرية التي يصعب السيطرة عليها”.

وتعزز هذه الخصائص أهمية دراسة الجينوم الخاص بها، لأن إعادة الترتيب الهيكلي والتنوعات الجينية تساعد البكتيريا ليس فقط على مقاومة المضادات الحيوية، بل أيضًا على تحمل الظروف البيئية القاسية، مما يجعل قدرتها على التكيف مثيرة للإعجاب بشكل خاص.

من البيانات الجزئية إلى خريطة الجينوم الكاملة

حتى الآن، لم يكشف التسلسل التقليدي للأجزاء القصيرة إلا عن تغيرات صغيرة في الحمض النووي. لم تغطي هذه الأساليب المناطق المتكررة والعناصر المتنقلة وعمليات إعادة التطوير الرئيسية. وباستخدام التسلسل الطويل المقترن بتحليل الرسم البياني، أصبح من الممكن لأول مرة إنشاء خريطة شاملة – وهي خريطة لجميع الاختلافات الجينية المحتملة للأنواع، بدلاً من السلالات الفردية. وهذا أمر مهم لأن إحدى السلالات قد تسبب مرضًا خفيفًا، في حين أن سلالة أخرى ذات طفرات أو زيادة في الفوعة سوف تسبب مرضًا شديدًا أو تكون مقاومة للأدوية.

ويؤكد الباحثون: “الآن يمكننا مقارنة التنوع الكامل للجينوم، بدلاً من الاقتصار على التغييرات النقطية”.

كيف تغير البكتيريا جينومها من أجل البقاء

كشفت القراءات الطويلة عن تغييرات مهمة: التكرارات والحذف والإدراج والعكس. يرتبط الكثير منهم بعنصر متحرك IS6110قادرة على تغيير الجينات المجاورة. تؤثر عمليات إعادة الترتيب هذه على عدد نسخ الجينات أو عمل المناطق التنظيمية، مما يحدد قدرة البكتيريا على استقلاب الدواء أو تجنب تأثيره بالكامل.

وهكذا، تكتسب البكتيريا مسارات بديلة للبقاء لا تتوفر عند تحليل الطفرات الصغيرة فقط. وهذا ما يفسر سبب تصرف بعض السلالات بشكل مختلف عن المتوقع، ولماذا يكون للتغيرات الهيكلية آثار طويلة المدى على تطور المقاومة.

الآثار السريرية والوبائية

إن فهم هذه التغييرات الخفية يفتح إمكانيات جديدة للتشخيص والعلاج. إن القدرة على اكتشاف عمليات إعادة الترتيب الكبيرة في العينات السريرية تسمح لنا بالتنبؤ بالسلالات الأكثر صعوبة في العلاج وأيها قد تنشر أشكالًا مقاومة.

يوضح المؤلفون: «من خلال تفسير الجينوم بشكل أكثر دقة، سنكون قادرين على وصف مجموعات الأدوية الأكثر فعالية للمرضى».

وبالإضافة إلى ذلك، فإن دمج التسلسل طويل المدى والتحليل الشامل للجينوم في برامج المراقبة سيوفر رؤية أكبر لديناميات السل ومقاومة الأدوية. ومع انخفاض تكلفة التكنولوجيا، يصبح هذا الأمر أكثر جدوى للاستخدام على نطاق واسع.

نظرة جديدة على مكافحة مرض السل

تغير الدراسة النهج المتبع في دراسة العامل الممرض، حيث تقدم جينومه كنظام ديناميكي قادر على التكيف تحت ضغط الاختيار. يتيح لنا تسلسل النص الطويل وعلم الجينوم رؤية المشهد الكامل للتغيرات، بما في ذلك المناطق “غير المرئية” سابقًا.

تتضمن الخطوات التالية توسيع مجموعة المعزولات لبناء بانجينوم أكثر اكتمالًا، ودمج المتغيرات الهيكلية في نماذج التنبؤ بالمقاومة، ودراسة تأثيرها على انتقال العدوى. والهدف هو أن يصبح هذا التحليل جزءًا من علم جينوم السل الروتيني بدلاً من أن يصبح أداة متخصصة للغاية.

يؤكد المؤلفون: “لا يمكننا محاربة إلا ما نراه”.

وفي نهاية المطاف، فإن الكشف عن البيولوجيا الخفية لمرض السل يفتح الطريق أمام طرق تشخيص أكثر دقة، وعلاجات فعالة للأشكال المقاومة للأدوية، وربما السيطرة على مسببات الأمراض الأخرى.