طور الباحثون “ملقطًا ذكيًا” قادرًا على انتزاع سلالة بكتيرية معينة من ميكروبيوم مكون من تريليونات، وتسلسل الجينوم الخاص بها بطريقة أكثر فعالية من حيث التكلفة والموارد مما تسمح به الأساليب الحالية.
ووفقا لموقع newatlas يمكن للأداة متعددة الاستخدامات أن تتيح إجراء أبحاث دقيقة حول الميكروبيوم وتحقيق اختراقات في تشخيص الأمراض وعلاجها.
لقد أدى تسلسل الجينومات البكتيرية إلى تحسين فهمنا لبيولوجيا العديد من مسببات الأمراض البكتيرية بشكل كبير وتحديد أهداف المضادات الحيوية الجديدة. عندما يتعلق الأمر بالميكروبات، غالبًا ما يرغب الباحثون في دراسة نوع واحد من البكتيريا، وليس جميعها. المشكلة هي أن بكتيريا معينة هي مجرد جزء واحد من بيئة معقدة تشمل البكتيريا والفيروسات والفطريات والخلايا المضيفة الأخرى، ولكل منها الحمض النووي المعقد الخاص بها.
في الوقت الحالي، يحتاج العلماء إلى عزل سلالات بكتيرية معينة من عينة معينة باستخدام وسائط زراعة تعمل على تنمية تلك السلالة بشكل انتقائي. إنها عملية تستغرق وقتًا طويلاً ومواردًا ولا تنجح مع جميع أنواع البكتيريا. ومع ذلك، كشف باحثون من كلية إيكان للطب في ماونت سيناي بالولايات المتحدة عن طريقة مبتكرة، mEnrich-seq، مصممة لتعزيز أبحاث الميكروبيوم بشكل كبير.
قال جانج فانغ، مؤلف الدراسة: “تخيل أنك عالم يحتاج إلى دراسة نوع معين من البكتيريا في بيئة معقدة”. “إن الأمر أشبه بمحاولة العثور على إبرة في كومة قش؛ يمنح mEnrich-seq الباحثين بشكل أساسي “ملقطًا ذكيًا” لالتقاط الإبرة التي يهتمون بها.
في تطوير mEnrich-seq، كان الباحثون يهدفون إلى تمييز البكتيريا عن بعضها البعض قبل تحديد تسلسلها لإثراء البكتيريا محل الاهتمام واستنفاد الحمض النووي في الخلفية. وللقيام بذلك، تستغل الأداة زخارف مثيلة الحمض النووي البكتيري التي تحدث بشكل طبيعي، وهي “الرموز السرية” المكتوبة على الحمض النووي البكتيري والتي تستخدمها لتمييز نفسها كجزء من أجهزتها المناعية الأصلية. في الواقع، في اسم “mEnrich-seq”، يرمز الحرف “m” إلى المثيلة و”seq” إلى التسلسل.
بمجرد سحبها بواسطة “الملقط الذكي”، يمكن للباحثين تجميع الجينوم أو الجينوم الخاص بالبكتيريا المستهدفة، مما يتيح دراستها بشكل أكثر دقة. أظهر الباحثون قدرات mEnrich-seq باستخدامه على عينات بول من ثلاثة مرضى يعانون من التهابات المسالك البولية (UTIs) لإعادة بناء جينومات الإشريكية القولونية . ووجدوا أن الأداة غطت أكثر من 99.97% من الجينومات في العينات الثلاث، مما أتاح إجراء تحليل شامل للجينات المقاومة للمضادات الحيوية في كل جينوم. قام mEnrich-seq بتيسير الدراسة الخالية من الثقافة لجينومات الإشريكية القولونية من ميكروبيوم البول مع حساسية أفضل (وفرة نسبية أقل للبكتيريا) من الطرق القياسية.
ثم حولوا انتباههم إلى Akkermansia muciniphila ، وهي بكتيريا تستعمر الأمعاء وترتبط بأمراض مثل السمنة والسكري من النوع الثاني. ومن المعروف أيضًا أنه من الصعب عزل عينات البراز. ومع ذلك، باستخدام mEnrich-seq، تمكن الباحثون من القيام بذلك، حيث قاموا بتغطية أكثر من 99.7% من جينومات A. muciniphila من ثلاث عينات.
ويقول الباحثون إن mEnrich-seq يفتح آفاقًا جديدة في مجالات بحثية مختلفة من خلال تقديم نهج أكثر اقتصادا لأبحاث الميكروبيوم، وهو مفيد بشكل خاص في الدراسات واسعة النطاق ذات الموارد المحدودة. ويقولون إنه يمكن التركيز على مجموعة واسعة من البكتيريا، مما يجعله أداة متعددة الاستخدامات للبحث والتطبيقات السريرية. ومن خلال تمكين المزيد من أبحاث الميكروبيوم المستهدفة، يمكن لـ mEnrich-seq تسريع عملية تطوير أدوات تشخيصية وعلاجات جديدة.
وقال فانغ: “أحد الجوانب الأكثر إثارة في mEnrich-seq هو قدرته على الكشف عن التفاصيل التي تم تجاهلها سابقًا، مثل جينات مقاومة المضادات الحيوية التي لم تتمكن طرق التسلسل التقليدية من اكتشافها بسبب نقص الحساسية”. “قد يكون هذا خطوة مهمة إلى الأمام في مكافحة المشكلة العالمية المتمثلة في مقاومة المضادات الحيوية.”
ويخطط الباحثون لتحسين الأداة لزيادة تحسين كفاءتها وتوسيع نطاق تطبيقاتها.
وقال فانغ: “إننا نتصور أن mEnrich-seq أداة حساسة ومتعددة الاستخدامات في مستقبل دراسات الميكروبيوم والتطبيقات السريرية”.
