کشف روشی نوین برای مهار فاژها با استفاده از فناوری ASO

کشف روشی نوین برای مهار فاژها: گامی بلند در مبارزه با عفونت‌های باکتریایی

باکتری‌ها، مانند انسان‌ها، همواره با تهدید ویروس‌ها مواجه هستند. این ویروس‌ها که به باکتری‌ها حمله می‌کنند، باکتریوفاژ یا به اختصار فاژ نامیده می‌شوند. فاژها پس از ورود به سلول باکتریایی، کنترل ماشین‌آلات سلولی میزبان را به دست گرفته، تکثیر می‌شوند و در نهایت با ترکیدن سلول، نسل جدیدی از خود را آزاد کرده و باکتری‌های دیگر را آلوده می‌کنند. نکته حائز اهمیت این است که این ویروس‌ها برای انسان‌ها کاملاً بی‌ضرر هستند، زیرا تنها باکتری‌ها را هدف قرار می‌دهند و اغلب در انتخاب میزبان بسیار اختصاصی عمل می‌کنند، از جمله باکتری‌های بیماری‌زا.

پتانسیل درمانی فاژها در عصر مقاومت آنتی‌بیوتیکی

جورگ وگل، نویسنده ارشد این مطالعه و مدیر مؤسسه هلمهولتز پژوهش‌های عفونت مبتنی بر RNA در وورزبورگ، بر اهمیت فاژها تأکید می‌کند: «فاژها با حمله و نابود کردن پاتوژن‌ها، به نوعی سلامت ما را به شکل غیرمستقیم حفظ می‌کنند. استفاده از پتانسیل درمانی آنها، به ویژه در شرایط افزایش مقاومت آنتی‌بیوتیکی، می‌تواند تحولی بزرگ ایجاد کند.»

با این حال، برای بهره‌برداری درمانی از فاژها، درک دقیق تعاملات مولکولی میان فاژ و باکتری میزبان ضروری است. میلن گروواک، نویسنده اول مقاله و محقق پیشین آزمایشگاه وگل، توضیح می‌دهد که اطلاعات در این زمینه محدود است، زیرا فاژها ماده ژنتیکی خود را در برابر سیستم‌های دفاعی سلول باکتری با یک پوشش محافظتی حفظ می‌کنند که در برابر روش‌های رایج تحقیقاتی مولکولی نیز بسیار مقاوم است.

الیگومرهای آنتی‌سنس (ASO): ابزاری نوین برای رمزگشایی

محققان برای رمزگشایی روابط مولکولی پیچیده فاژ-میزبان، به رویکردی نوین نیاز داشتند. این نیاز منجر به استفاده از ابزار مولکولی مبتنی بر RNA به نام الیگومرهای آنتی‌سنس (ASO) شد. با این روش، آنها توانستند چرخه تکثیر فاژ را به طور خاص مختل کنند.

گروواک توضیح داد: «ASOها با ورود به سلول باکتری، سنتز پروتئین‌های خاص فاژ را در نقطه‌ای کلیدی متوقف می‌کنند. به نوعی توانستیم با ASO چرخه تکثیر فاژ را هک کنیم.»

این الیگومرها که در آزمایشگاه سنتز می‌شوند، قادرند به طور دقیق به بخش‌های مشخصی از RNA پیام‌رسان (mRNA) متصل شوند. mRNA اطلاعات ژنتیکی را از ژنوم به ماشین‌آلات سنتز پروتئین منتقل می‌کند. ASOها با ایجاد مانع، از خوانده شدن mRNA و آغاز سنتز پروتئین جلوگیری می‌کنند. فناوری ASO، که به آنتی‌بیوتیک‌های برنامه‌پذیر یا آسوبیوتیک‌ها نیز معروف است، پیش‌تر در آزمایشگاه وگل مورد مطالعه قرار گرفته بود.

وگل افزود: «با توجه به اینکه ASOها می‌توانند سنتز پروتئین در باکتری‌ها را متوقف کنند، پیش‌بینی کردیم همین اثر ممکن است در فاژها نیز رخ دهد، زیرا فاژها با استفاده از ماشین‌آلات سلولی باکتری میزبان تکثیر می‌شوند؛ و پیش‌بینی ما کاملاً درست از آب درآمد.»

شناسایی پروتئین‌های کلیدی در فاژ ΦKZ

در این مطالعه، محققان بر روی یک فاژ عظیم به نام ΦKZ تمرکز کردند که پتانسیل درمان عفونت‌های خطرناک ناشی از باکتری بیمارستانی Pseudomonas aeruginosa را دارد. گروواک توضیح داد: «فاژهای عظیم دارای ژنوم بسیار بزرگی هستند. با کمک ASO توانستیم سنتز تعداد زیادی از پروتئین‌های فاژ را به طور سیستماتیک خاموش کنیم و از طریق این روش، پروتئین‌های کلیدی در تکثیر فاژ که پیش‌تر ناشناخته بودند، شناسایی شدند.»

این دستاورد نشان می‌دهد که فناوری ASO می‌تواند به طور گسترده در تحقیقات فاژ مورد استفاده قرار گیرد تا مکانیسم‌های مولکولی پایه‌ای فاژها بهتر درک شود و زمینه توسعه روش‌های درمانی نوین علیه باکتری‌های بیماری‌زا فراهم گردد.

نتایج این پژوهش مهم در مجله معتبر Nature منتشر شده است.