باکتری در نقش دارو؛ ساخت ایمپلنت زنده که بهطور خودکار عفونت را درمان میکند
در دستاوردی مهم، پژوهشگران نشان دادهاند که با استفاده از باکتریهای مهندسیشده که درون محفظه ژلهای قرار گرفتهاند، میتوان روشی جدید برای مقابله با عفونتها در بدن موجودات زنده ابداع کرد. این رویکرد فعلاً روی موشها آزمایش شده و نتایج اولیه آن امیدوارکننده بوده است.
در فناوری جدید که پژوهشگران آن را «مواد زنده» مینامند، باکتریهایی مانند اشرشیا کلی بهصورت ژنتیکی دستکاری میشوند تا بتوانند حضور عوامل بیماریزا را تشخیص دهند و در واکنش به آن، مواد درمانی تولید یا آزاد کنند. این رویکرد میتواند در آینده شیوه درمان عفونتها را تغییر دهد، زیرا ممکن است نیاز به برخی از مراحل رایج پزشکی مانند مصرف دارو، تزریق یا حتی برخی روشهای تشخیص را کاهش دهد یا حذف کند. در این حالت، ایمپلنتی در بدن قرار میگیرد که تنها در صورت نیاز فعال میشود و مستقیماً در محل عفونت عمل میکند.
به گزارش ساینتیفیک آمریکن، پژوهشگران در مقاله خود توضیح دادهاند که «ماده زنده» را در بدن موشها برای مقابله با عفونت به کار گرفتهاند. در صورت تأیید این فناوری در انسان، میتوان از آن برای جلوگیری از عفونت در جراحیها یا بهعنوان درمان طولانیمدتی استفاده کرد که بهطور خودکار نسبت به حضور عوامل بیماریزا واکنش نشان میدهد.
در فناوری موسوم به مواد زنده، باکتریها بهگونهای طراحی شدهاند که عوامل بیماریزا را شناسایی و در پاسخ، مواد درمانی آزاد کنند
ایده استفاده از بافتهای زنده یا میکروارگانیسمهای مهندسیشده در پزشکی کاملاً جدید نیست. پیشتر نیز دانشمندان نشان داده بودند که میتوان باکتریها را طوری برنامهریزی کرد که وجود پاتوژنها را تشخیص دهند و سپس با فعالسازی سازوکار خودتخریبی، داروهای ضدعفونت را آزاد کنند. بااینحال، نگرانی مهمی در این روش وجود دارد: احتمال فرار یا گسترش باکتریهای زنده در بدن و ایجاد عفونت جدید.
برای حل مشکل فرار باکتریها، تیم پژوهشی مادهای ژلهای به نام هیدروژل طراحی کرد؛ نوعی ماده نرم و آبدوست که ساختاری شبیه شبکه دارد و میتواند مقدار زیادی آب در خود نگه دارد. این ماده در پزشکی برای کاربردهایی مانند پانسمان زخم و دارورسانی کنترلشده نیز استفاده میشود. در این پروژه، هیدروژل بهعنوان قفس محافظ عمل میکند که باکتریها را در خود نگه میدارد، اما اجازه میدهد مواد شیمیایی از آن عبور کنند.
محفظه طوری طراحی شده است که هم نفوذپذیر باشد؛ یعنی مواد موردنیاز از آن عبور کنند و هم به اندازه کافی مقاوم باشد تا باکتریها نتوانند از آن خارج شوند. برای اطمینان از ایمنی این سیستم، پژوهشگران آزمایشهای فشار و دوام مختلفی روی آن انجام دادند. در یکی از آزمایشها، هیدروژل ۱۰هزار بار کشیده و رها شد تا مقاومتش در برابر خستگی مکانیکی بررسی شود. در آزمایشی دیگر، این ماده تا شش ماه در محیطی غنی از مواد مغذی قرار گرفت تا مشخص شود آیا باکتریها میتوانند از آن خارج شوند یا خیر.
- وقتی ویروس درمان است؛ شرکتهای غربی به داروی فراموششده شوروی علاقهمند شدهاند20 اردیبهشت 02مطالعه '8
- ویروسهای خونآشام برای تکثیر خود ویروسهای دیگر را شکار میکنند18 آبان 02مطالعه '2
تتسو هیروهاریموتو، پژوهشگر دانشگاه هاروارد و نویسنده اصلی مطالعه در توضیح این مرحله میگوید: «هر یک یا دو هفته نمونهبرداری میکردیم تا بررسی کنیم آیا باکتریها از محفظه خارج شدهاند یا نه. در نهایت به این نتیجه رسیدیم که این سیستم پایدار است.»
مرحله بعدی آزمایش روی حیوانات انجام شد و در جریان آن، پژوهشگران مشابه روشی که در جراحیها از پینهای فلزی برای تثبیت استخوان استفاده میشود، ایمپلنتی در بدن موشها قرار دادند که با هیدروژل حاوی باکتریهای مهندسیشده پوشانده شده بود. این باکتریها طوری طراحی شده بودند که بتوانند باکتری بیماریزای سودوموناس آئروژینوزا را شناسایی کنند.
برای ایجاد شرایط عفونت، پژوهشگران همان پاتوژن را در محل جراحی وارد کردند. نتایج نشان داد در موشهایی که ایمپلنت «زنده» دریافت کرده بودند، رشد باکتری بیماریزا بهطور قابلتوجهی کاهش یافته است. به گفته هیروهاریموتو: «تفاوت واضحی بین گروه دارای مواد زنده مهندسیشده و گروه بدون درمان مشاهده کردیم.»
برای جلوگیری از پخش باکتریها، آنها در یک ژل محکم قرار داده شدهاند که اجازه خروجشان را نمیدهد، اما تبادل مواد را ممکن میکند
کونیین هو، استاد دانشکده داروسازی دانشگاه ویسکانسین-مدیسن، که دربارهی یافتهها، مقالهای تحلیلی نوشته است، این دستاورد را پیشرفتی مهم میداند. او توضیح میدهد: «نکته کلیدی مطالعه این است که پژوهشگران توانستهاند باکتریهای زنده را بدون نشتی، در محل ایمپلنت محصور کنند.» به گفته هو، این فناوری در آینده میتواند کاربردهای گستردهتری از جمله جلوگیری از بازگشت برخی تومورها، درمان التهابهای مزمن و حتی انتقال هدفمند داروهای دیگر در بدن نیز داشته باشد.
هیروهاریموتو اعلام کرده است که قصد دارد در دانشگاه کرنل آزمایشگاه جدیدی راهاندازی کند تا کاربردهای بیشتر این مواد زنده ازجمله در زمینهی درمان بیماریهایی مانند سرطان بررسی شود. او میگوید هدف اصلی این است که فناوری جدید برای طیف وسیعی از بیماریها کاربردی و به پلتفرم درمانی جدیدی تبدیل شود.
پژوهش در ژورنال Science منتشر شده است.