يُعاني ملايين الأشخاص في الولايات المتحدة وحول العالم من التهابات المسالك البولية (UTIs) سنويا، خاصة بين النساء، وكبار السن، وبعض المحاربين القدامى، عادةً ما تُعالج هذه الالتهابات بالمضادات الحيوية، لكن الإفراط في استخدامها يؤدي إلى تطور مقاومة الميكروبات المستهدفة، مما يقلل من فعالية العلاجات.

نهج مبتكر لحل مشكلة الالتهابات المزمنة

لحل مشكلة الالتهابات المزمنة ومقاومة المضادات الحيوية، تعاونّا في مجال الأحياء الدقيقة والهندسة لإنشاء مادة حيوية حية تحتوي على سلالة محددة من بكتيريا إيشيريشيا كولاي المفيدة. تُظهر أبحاثنا أن البكتيريا "الجيدة" المنبعثة من هذه المادة الحيوية يمكنها منافسة البكتيريا "الضارة" على التغذية، وتقليص أعداد البكتيريا المسببة للأمراض بشكل كبير.

مع مزيد من التطوير، نعتقد أن هذه التقنية قد تساعد في إدارة التهابات المسالك البولية المتكررة التي لا تستجيب للمضادات الحيوية.

إيصال البكتيريا المفيدة إلى المثانة

بالنسبة للكائنات الدقيقة التي تعيش داخل الإنسان، تُعتبر الموارد الغذائية محدودة وتختلف حسب أجزاء الجسم، لذا تُجبر البكتيريا على منافسة الميكروبات الأخرى والجسم للحصول على العناصر الغذائية.

عند الاستيلاء على الموارد المتاحة، يمكن للبكتيريا المفيدة أن تبطئ نمو البكتيريا الضارة، وعندما تُحرم البكتيريا الضارة من العناصر الغذائية الهامة، يقل عددها إلى حد لا يكفي لإحداث المرض.

ومع ذلك، يعتبر إيصال البكتيريا المفيدة إلى المثانة لمنع الالتهابات تحديا صعبا، يمكن لهذه البكتيريا أن تستعمر المثانة طبيعيا فقط لدى الأشخاص الذين يعانون من احتباس البول، وهي حالة يكون فيها تفريغ المثانة غير كامل، حتى بالنسبة لهؤلاء المرضى، تختلف فترة استقرار البكتيريا بشكل كبير.

المواد الحيوية كعلاج للالتهابات

نظرا لأن البكتيريا المفيدة لا تستطيع الالتصاق بجدار المثانة أو البقاء لفترة طويلة، قمنا بتطوير مادة حيوية يمكنها إطلاق البكتيريا تدريجيًا في المثانة. تتكون المادة الحيوية من إيشيريشيا كولاي ضمن بنية مصنوعة من هلام، بحجم صغير للغاية. يمكنها إطلاق البكتيريا لمدة تصل إلى أسبوعين في المثانة، متجاوزةً الحاجة إلى التصاق البكتيريا بجدار المثانة للبقاء.

اختبرنا المادة الحيوية بوضعها في البول البشري في أطباق معملية وتعريضها للبكتيريا المسببة للالتهابات، أظهرت النتائج أن إيشيريشيا كولاي استطاعت التفوق على البكتيريا المسببة للالتهابات بنسبة تصل إلى 85٪. وعند زيادة نسبة إيشيريشيا كولاي، ارتفعت نسبتها إلى أكثر من 99٪، مما أدى إلى القضاء على البكتيريا المسببة للالتهابات. كما استمرت المادة الحيوية في إطلاق إيشيريشيا كولاي لمدة أسبوعين.

تحسين المواد الحيوية

تُشير نتائجنا إلى أن إيشيريشيا كولاي قادرة على التحكم في أنواع واسعة من البكتيريا المسببة للأمراض، وهذا يعني أن العلماء قد لا يحتاجون إلى تحديد أنواع مختلفة من البكتيريا المفيدة لكل نوع من مسببات الالتهابات.

نعمل حاليا على تقييم فعالية المادة الحيوية في علاج الالتهابات لدى الفئران، إلى جانب تحديد العناصر الغذائية التي تتنافس عليها البكتيريا المفيدة والضارة، قد نُضيف هذه العناصر إلى المادة الحيوية لتحسين فعالية العلاج.

رغم أن هذه الأبحاث ما زالت في مراحلها الأولى، نأمل في أن يُطوّر هذا الابتكار لمكافحة أنواع أخرى من العدوى البكتيرية في المستقبل.