السموم المعوية الإشريكية القولونية و الشيغيلة هي المسؤولة عن مئات الملايين من حالات العدوى في جميع أنحاء العالم كل عام، وتظل من بين الأسباب الرئيسية لمرض الإسهال القاتل، وخاصة بين الأطفال. وعلى الرغم من عقود من البحث، لم يطور العلماء بعد لقاحات فعالة ضد أي من مسببات الأمراض. أحد التحديات الرئيسية هو أن السمات البكتيرية التي تستهدفها اللقاحات عادة تختلف بشكل كبير بين السلالات.
الآن، حدد الباحثون في كلية الطب بجامعة واشنطن في سانت لويس ثغرة بيولوجية تشترك فيها بكتيريا الأمعاء الخطيرة، مما يزيد من إمكانية وجود لقاح واحد يمكن أن يحمي ضد كليهما.
وجد فريق من واشو ميديسين، الذي يعمل مع متعاونين في جامعة ميسوري والمركز الدولي لأبحاث أمراض الإسهال في بنغلاديش، أن السموم المعوية الإشريكية القولونية (السبب الرئيسي لإسهال المسافرين)، الشيغيلةوالعديد من البكتيريا الأخرى المسببة للأمراض تعتمد على ثلاثة إنزيمات وثيقة الصلة لاختراق الطبقة المخاطية الواقية للأمعاء وإثبات العدوى.
وباستخدام عينات من المرضى المصابين والمتطوعين الذين تعرضوا للبكتيريا، أظهر الباحثون أن الأجسام المضادة الموجهة ضد منطقة مشتركة من هذه الإنزيمات يمكنها تحييد الثلاثة. عن طريق منع الإنزيمات، تمنع الأجسام المضادة البكتيريا من عبور حاجز المخاط المعوي.
النتائج، نشرت في 15 يونيو بناستشير إلى أن اللقاح المركب المستقبلي يمكن أن يحمي من الأسباب الرئيسية المتعددة للإسهال الشديد.
قال جيمس إم فليكنشتاين، دكتوراه في الطب، أستاذ الطب في قسم الأمراض المعدية في جامعة واشو للطب والمؤلف الرئيسي المشارك في الدراسة: “بالنسبة لشيء شائع جدًا ومميت جدًا للأطفال الصغار، فمن الملفت للنظر أننا ما زلنا لا نملك لقاحًا لأي من مسببات الأمراض هذه”. “الأمر المثير هنا هو أننا وجدنا نوعًا من نقطة الضعف أو نقطة الضعف المشتركة بينهما والتي قد نكون قادرين على استهدافها للحماية من كليهما.”
كيف تخترق مسببات الأمراض المعوية دفاعات الجسم
قبل أن تتمكن من التسبب في المرض، يجب أن تمر مسببات الأمراض المعوية أولاً عبر طبقة مخاطية سميكة تبطن الأمعاء. تعمل هذه الطبقة الواقية كحاجز، حيث تحافظ على الميكروبات الضارة بعيدًا عن الأنسجة المعوية وتساعد أيضًا في الحفاظ على البكتيريا المفيدة في الجسم تحت السيطرة.
ووفقا لفليكنشتاين، فإن هذه المرحلة المبكرة من العدوى قد توفر فرصة لوقف المرض قبل أن يبدأ، دون الإضرار بالكائنات الحية الدقيقة المفيدة.
السموم المعوية الإشريكية القولونية (ETEC) الذي يسبب أمراض الجهاز الهضمي على عكس سلالات غير ضارة الإشريكية القولونية توجد عادة في القناة الهضمية، و الشيغيلة استخدام الإنزيمات ذات الصلة الوثيقة لاختراق البروتينات التي تعطي المخاط بنيته. بمجرد اختراق هذا الحاجز، يمكن للبكتيريا إطلاق السموم التي تسبب الإسهال.
وقد حدد مختبر فليكنشتاين سابقًا أحد هذه الإنزيمات المسببة للأمراض الإشريكية القولونية. يقوم الإنزيم، المعروف باسم EatA، بتكسير مكون هيكلي رئيسي للمخاط المعوي. وكشفت الدراسة الجديدة أن اثنين من الإنزيمات المماثلة، SepA وPic، يتم إنتاجهما بواسطة الشيغيلة وغيرها من البكتيريا المسببة للإسهال، تؤدي نفس الوظيفة.
الأجسام المضادة التي تمنع مسببات الأمراض المتعددة
من خلال العمل مع المؤلف المشارك علي إليبيدي، دكتوراه، وأستاذ ليو لوب في قسم الطب في جامعة واشنطن لعلم الأمراض والمناعة، قام فليكنشتاين وزملاؤه بعزل الأجسام المضادة من أشخاص في بنغلاديش أصيبوا بشكل طبيعي بعدوى ETEC وكذلك من متطوعين تعرضوا عمدًا للبكتيريا في الدراسات الخاضعة للرقابة.
اكتشف الفريق أن الأجسام المضادة القادرة على حجب EatA يمكنها أيضًا تحييد SepA وPic. الأجسام المضادة هي بروتينات ينتجها الجهاز المناعي الذي يتعرف على أهداف محددة ويرتبط بها، مما يساعد الجسم على القضاء على التهديدات.
لفهم كيفية عمل هذه الحماية بشكل أفضل، استخدم علماء الأحياء الهيكلية في جامعة ميسوري، بما في ذلك المؤلف الأول ديفيد باكلي، دكتوراه، وباحث مشارك في مرحلة ما بعد الدكتوراه، المجهر الإلكتروني المبرد، وهي طريقة تجمد الجزيئات بسرعة حتى يمكن تصويرها بتفاصيل غير عادية.
وكشف تحليلهم بالضبط عن المكان الذي ترتبط فيه الأجسام المضادة الأكثر فعالية. استهدفت الأجسام المضادة منطقة مشتركة بين الإنزيمات الثلاثة، مما يوضح كيف يمكن لجسم مضاد واحد أن يعطل آلية تحلل المخاط التي تستخدمها مسببات الأمراض المتعددة. يوفر هذا الاكتشاف أيضًا لمطوري اللقاحات هدفًا محددًا يمكن استخدامه لتحفيز استجابات الأجسام المضادة الوقائية قبل حدوث العدوى.
وقال زاكاري بيرندسن، دكتوراه، أستاذ مساعد في الكيمياء الحيوية بجامعة ميسوري ومؤلف رئيسي مشارك في الدراسة: “تثبت هذه الدراسة أن EatA هو لقاح مرشح قابل للتطبيق وقادر على توفير الحماية عبر مسببات الأمراض المتعددة”. “من خلال تحديد المناطق الرئيسية في EatA التي يتم استهدافها من خلال تحييد الأجسام المضادة القادرة على تثبيط وظيفتها الأنزيمية، قمنا بتأسيس أساس لتصميم لقاح عقلاني – وهو تقدم كبير نحو تطوير علاجات فعالة لديها القدرة على إنقاذ العديد من الأرواح.”
أدلة من الأطفال في بنغلاديش
وتعتمد هذه النتائج على أبحاث سابقة أجريت على أطفال في دكا، بنغلاديش. وأظهرت تلك الدراسات أن الأطفال الذين طوروا بشكل طبيعي أجسامًا مضادة ضد EatA كانوا أقل عرضة للإصابة بالمرض، في حين أن الأطفال الذين يفتقرون إلى تلك الأجسام المضادة واجهوا خطرًا أكبر للإصابة بالعدوى.
ويقول الباحثون إن الحاجة إلى لقاحات فعالة تمتد إلى ما هو أبعد من البلدان النامية. السموم المعوية الإشريكية القولونية تم ربطه بتفشي الأمراض المنقولة بالغذاء في الولايات المتحدة. لأنه قد يكون من الصعب على العديد من المختبرات السريرية تمييزه عن غير الضار الإشريكية القولونية السلالات، غالبًا ما يتم تجاهل العدوى أو عدم الإبلاغ عنها.
وأشار فليكنشتاين أيضًا إلى أن الاعتماد الكبير على المضادات الحيوية لعلاج هذه الالتهابات يساهم في تفاقم مشكلة مقاومة المضادات الحيوية، والتي يمكن أن تنتشر عالميًا.
التحرك نحو تطوير اللقاحات
ويتخذ فريق البحث الآن خطوات نحو تطوير اللقاحات بناءً على هذه النتائج.
وقال فليكنشتاين: “لقد تطورت هذه البكتيريا بجانبنا، وأصبحت جيدة جدًا في اختراق دفاعاتنا”. “إذا تمكنا من عرقلة هذه الخطوة الأولى، فلدينا فرصة لوقف هذه العدوى قبل أن تترسخ”.
تم دعم هذا العمل من قبل المعهد الوطني للحساسية والأمراض المعدية (NIAID) التابع للمعاهد الوطنية للصحة (NIH)، وأرقام المنح R01 AI089894 وR01 AI126887، ومن قبل إدارة شؤون المحاربين القدامى، المنحة رقم 5I01BX001469-05. المحتوى هو وحده مسؤولية المؤلفين ولا يمثل بالضرورة وجهات النظر الرسمية للمعاهد الوطنية للصحة أو وزارة شؤون المحاربين القدامى.
اكتشاف المزيد من استشارات أونلاين
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
