فلوراید برای نجات؟ گامی بزرگ در پرداختن به باکتری های مقاوم در برابر آنتی بیوتیک ها

فلوراید برای نجات

فلوراید برای نجات در آزمایشگاه میشل اومالی ، مساله ایی بود که مطرح شد. یک رویکرد ساده نشان دهنده یک جهش بزرگ در مقابله با چالش باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک است.

مدت هاست که دانشمندان از استفاده بیش از حد خطرناک از آنتی بیوتیک ها و افزایش تعداد میکروب های مقاوم به آنتی بیوتیک که نتیجه آن بوده است ، آگاه بوده اند. در حالی که تجویز بیش از حد آنتی بیوتیک معمولی برای استفاده دارویی پیامدهای نگران کننده ای برای سلامتی انسان دارد ، اما افزایش حضور آنتی بیوتیک در محیط طبیعی نیز همین امر را موجب میشود.

همچنین دفع نامناسب داروها، از حوزه بیوتکنولوژی ، که در آزمایشگاه به آنتی بیوتیک ها بستگی دارد.

میشل اومالی ، مهندس شیمی UC Santa Barbara ، می گوید: “در بیوتکنولوژی ، ما مدت زیادی است که به انتخاب آنتی بیوتیک و شیمیایی برای از بین بردن سلول هایی که نمی خواهیم رشد کنیم ، اعتماد کرده ایم.”

“اگر ما یک سلول مهندسی ژنتیک داریم و می خواهیم فقط آن سلول را در میان سلولهای سلول رشد دهیم ، یک ژن مقاومت به آنتی بیوتیک به آن می دهیم. معرفی یک آنتی بیوتیک باعث از بین رفتن تمام سلول هایی می شود که از نظر ژنتیکی ساخته نشده اند و فقط به سلول هایی که می خواهیم, موجودات اصلاح شده ژنتیکی (تراریخته ها) زنده می مانند.

با این حال ، بسیاری از ارگانیسم ها وسیله ای برای دور زدن آنتی بیوتیک های ما ایجاد کرده اند ، و اینها هم در دنیای بیوتکنولوژی و هم در محیط طبیعی یک مشکل رو به رشد هستند.

مقاومت به آنتی بیوتیک

مسئله مقاومت به آنتی بیوتیک یک چالش بزرگ در زمان ما است ، چالشی که فقط در اهمیت خود رشد می کند. “

بعلاوه ، GMO ها سخت مهار میشوند. O’Malley توضیح داد: “اگر آن GMO بخواهد از آزمایشگاه خارج شود و با موفقیت در محیط زیست تكثیر كند ، نمی توان پیش بینی كرد كه این ویژگی چه ویژگی هایی را در دنیای بیولوژیك طبیعی ایجاد می كند.”

“با ظهور بیولوژی مصنوعی ، به طور فزاینده این خطر وجود دارد که چیزهایی که ما در آزمایشگاه مهندسی می کنیم فرار کرده و در اکوسیستم هایی که متعلق به آنها نیست تکثیر شوند.”

جایگزین آنتی بیوتیک ها در آزمایشگاه با فلوراید

اکنون ، تحقیقات انجام شده در آزمایشگاه O’Malley و منتشر شده در مجله Nature Communications یک روش ساده برای مقابله با استفاده بیش از حد از آنتی بیوتیک ها و همچنین مهار GMO ها را توصیف می کند. این امر خواستار جایگزین آنتی بیوتیک ها در آزمایشگاه با فلوراید است.

O’Malley از فلوراید به عنوان یک ماده شیمیایی بسیار خوش خیم که در جهان ، از جمله در آبهای زیرزمینی فراوان است ،نام برد. از فلوراید برای نجات میتوان استفاده کرد.

وی خاطرنشان کرد ، این برای میکروارگانیسم ها نیز سمی است ، ژنی که یک صادر کننده فلوراید را رمزگذاری می کند و با حذف فلوراید موجود در محیط طبیعی از سلول ها محافظت می کند ، تکامل یافته است.

این مقاله فرآیندی را توصیف می کند که توسط جاستین یو ، محقق سابق دانشجوی کارشناسی ارشد در آزمایشگاه O’Malley انجام شده است. از یک روش معمول به نام نوترکیبی همولوگ برای غیرفعال کردن ژن موجود در GMO استفاده می کند که یک صادر کننده فلوراید را رمزگذاری می کند ، بنابراین سلول دیگر نمی تواند آن را تولید کند.

این سلول در آزمایشگاه ، جایی که به طور معمول از آب مقطر بدون فلوراید استفاده می شود ، رشد می کند ، اما اگر به محیط طبیعی راه یابد ، به محض مواجهه با فلوراید می میرد ، بنابراین از انتشار جلوگیری می کند.

قبل از این تحقیق ، یو در تلاش بود تا با استفاده از مخمر برای مشخص کردن پروتئین های حمل و نقل فلوراید که Seppala در قارچ های بی هوازی شناسایی کرده بود ، با همکار مقاله Susanna Seppala ، دانشمند پروژه در آزمایشگاه O’Malley همکاری کند. اولین قدم در این پروژه این بود که یو انتقال دهنده های فلوراید مخمر بومی را حذف کند.

اندکی پس از تولید مخمر ناک اوت ، یو در یک کنفرانس زیست شناسی مصنوعی شرکت کرد که در آن سخنرانی درباره مکانیزم جدید کنترل بیولوژیکی را شنید که هدف آن جلوگیری از فرار باکتریهای E.coli اصلاح شده ژنتیکی از محیط آزمایشگاه بود.

در آن سخنرانی ، وی یادآوری کرد ، “من فهمیدم که فشار مخمر ناک اوت که ایجاد کرده ام می تواند به طور بالقوه به عنوان یک پلت فرم موثر در کنترل بیولوژیک برای مخمر عمل کند.”

O’Malley گفت: “اساساً کاری که جاستین انجام داد ایجاد مجموعه ای از دستورالعمل های DNA بود که می توانید به سلولها بدهید تا بتواند در هنگام وجود فلوراید زنده بماند.”

“به طور معمول ، اگر می خواستم سلول آزمایشگاهی ژنتیکی را انتخاب کنم ، می توانم یک پلاسمید بسازم(یک ساختار ژنتیکی در سلول ، نوعاً یک رشته DNA دایره ای کوچک ، که می تواند به طور مستقل از کروموزوم ها تکثیر شود) که آنتی بیوتیک معمولی دارد. نشانگر مقاومت تا در صورت وجود آنتی بیوتیک زنده بماند. جاستین ژن این صادرکنندگان فلوراید را با ژن جایگزین کرده است. “

این روش ، همچنین به یک محدودیت اقتصادی ساده برای انتخاب سلول آنتی بیوتیک در آزمایشگاه های بیوتکنولوژی اشاره دارد. وی علاوه بر دامن زدن به افزایش سویه های مقاوم در برابر باکتری ها ، ادامه داد: “از نظر بیوتکنولوژی ، روند ایجاد ارگانیسم های مقاوم به آنتی بیوتیک نیز بسیار گران است.

اگر قصد داشتید یک تخمیر ده هزار لیتری انجام دهید و افزودن آنتی بیوتیک برای شما ممکن است هزار دلار هزینه داشته باشد ، این یک هزینه گزاف است. ” قابل ذکر است ، استفاده از فلوراید در غلظت کم فقط حدود چهار سنت در لیتر هزینه دارد.

Seppala  به طور واضح گفت : “ما ترجیح می دهیم از ماده شیمیایی مانند فلوراید استفاده كنیم كه نسبتاً خوش خیم ، فراوان و ارزان باشد و می توان از آن برای انجام همان كار استفاده كرد كه با استفاده از آنتی بیوتیك معمولی حاصل می شود.”

یو توضیح داد که نقش حامل های فلوراید و استفاده از فلوراید برای نجات, به تازگی ، در سال 2013 ، زمانی که این پروژه آغاز شده است ، روشن شده است.

رویکردهای نوظهور برای پیاده سازی کنترل زیستی متمرکز بر استفاده از قسمتهای بیولوژیکی است که برای ارگانیسم مورد علاقه خارجی هستند و تمرکز خود را به سمت آنچه “یو” به عنوان “سیستمهای درخشان و در عین حال پیچیده” توصیف می کند متمرکز کرده است ، در حالی که شاید توجه را از این رویکرد ساده منحرف کند.