تم إنشاء ألياف نانوية من الببتيد ذاتية التجميع لمكافحة الالتهابات البكتيرية داخل الخلايا

طوّر باحثون نوعًا جديدًا من ألياف الببتيد النانوية ذاتية التجميع، بخصائص فريدة تُمكّنها من تدمير البكتيريا المُمرضة داخل الخلايا بفعالية. نُشرت نتائج هذه الدراسة المهمة في مجلة Science Advances.

ما هو جوهر النهج الجديد؟

تُشكّل البكتيريا داخل الخلايا تحديًا طبيًا خطيرًا، إذ إنها تختبئ من الجهاز المناعي، وغالبًا ما تكون مقاومة للمضادات الحيوية التقليدية. وللتغلب على هذه التحديات، طوّر فريق من العلماء بقيادة الدكتور دبليو يو جزيئات ببتيدية قادرة على التجمع ذاتيًا في ألياف نانوية مستقرة، وتتمتع بنشاط مضاد للميكروبات واضح.

صُممت الببتيدات بعناية فائقة مع توازن دقيق بين بقايا الأحماض الأمينية الكارهة للماء والمحبة للماء. هذا التصميم هو ما يُمكّنها من تكوين هياكل ليفية تُسمى الألياف النانوية تلقائيًا. تتميز هذه الهياكل بثباتها في البيئات البيولوجية ومقاومتها للتحلل الإنزيمي، مما يزيد بشكل كبير من فعاليتها العلاجية.

آلية عمل الألياف النانوية

أثبت الباحثون أن الألياف النانوية ذاتية التجميع:

1. إنها تخترق الخلايا المصابة بشكل فعال، وتتجاوز الحواجز الخلوية، وذلك بفضل مزيج محسن من الأحماض الأمينية المشحونة والكارهة للماء.
2. وتصل إلى الحيز داخل الخلايا حيث توجد مسببات الأمراض البكتيرية، بما في ذلك السلالات المقاومة.
3. أنها تعطل سلامة الأغشية البكتيرية، مما يؤدي إلى موتها السريع.

ومن أهم مميزات النانوفيبريلات الجديدة أنها تتمتع بنشاط واضح داخل الخلايا المصابة، في حين أن المضادات الحيوية التقليدية تواجه صعوبة في الوصول إلى مثل هذه البكتيريا وتكون أقل فعالية.

تفاصيل البحث والنتائج

أُجريت التجارب على مزارع خلوية مُصابة بمُسببات أمراض بكتيرية داخل الخلايا (مثل الليستيريا المستوحدة). وكشفت الاختبارات عن:

• فعالية مضادة للميكروبات عالية من الببتيدات الجديدة ضد مسببات الأمراض داخل الخلايا.
• سمية ضئيلة للخلايا المضيفة، مما يدل على سلامتها للاستخدام المحتمل.
• مقاومة التحلل بواسطة إنزيمات الجسم، مما يسمح باستخدام الألياف النانوية في شكل أدوية علاجية ذات تأثير مطول.

وأكدت دراسات أخرى باستخدام المجهر الإلكتروني تكوين الألياف النانوية، وأظهرت التحليلات الكيميائية الحيوية أن هذه الهياكل مستقرة ولها خصائص فيزيائية كيميائية مستقرة.

الأهمية العملية للاكتشاف

تُمثل الألياف النانوية المُطوّرة بديلاً واعداً للمضادات الحيوية التقليدية، خاصةً في مكافحة العدوى التي يصعب علاجها. ويمكن استخدامها في:

• لعلاج العدوى داخل الخلايا، بما في ذلك سلالات البكتيريا المقاومة التي تكون العديد من المضادات الحيوية غير فعالة ضدها.
• كأساس لتوصيل الأدوية الأخرى إلى الخلايا، بسبب قدرتها على اختراق الأغشية الخلوية.
• كجزء من العلاج المعقد للأمراض المعدية الشديدة مثل السل والبروسيلا والسالمونيلا والأمراض الأخرى التي تسببها مسببات الأمراض داخل الخلايا.

يمكن أيضًا تكييف هذا النهج لإنشاء مواد وطلاءات جديدة ذات خصائص مضادة للميكروبات للوقاية من العدوى المكتسبة من المستشفيات.

الخطط والآفاق المستقبلية

يخطط الباحثون مستقبلًا لمواصلة التجارب على النماذج الحيوانية للتأكد من فعالية وسلامة الألياف النانوية في الكائنات الحية. إضافةً إلى ذلك، يجري العمل على تحسين بنية الببتيدات لتحقيق فعالية أكبر ضد سلالات مختلفة من البكتيريا داخل الخلايا.

وهكذا، يفتح إنتاج ألياف نانوية ببتيدية ذاتية التجميع آفاقًا جديدة كليًا في تطوير المضادات الحيوية والمواد الطبية الحيوية. ويُظهر النهج القائم على التجميع الذاتي المُتحكم فيه للببتيدات إمكاناتٍ كبيرةً لطب المستقبل، لا سيما في ضوء تنامي مقاومة المضادات الحيوية والتحديات الجديدة للأمراض المُعدية.