صعود الجراثيم الفائقة
تقاوم البكتيريا والفيروسات والفطريات مضاداتنا الحيوية. كيف يمكن للعلماء أن يدافعوا عنا ضد العوامل المُمرِضة المتزايدة الخطورة؟
بقلم: سكوت داتفيلد
يُتوقع أن يرتفع الاستخدام العالمي
للمضادات الحيوية إلى 107,472 طناً
بحلول عام 2030.
عندما تكتسب البكتيريا، إلى جانب الفيروسات أو الفطريات، مقاومة لتأثيرات الأدوية المضادة للميكروبات، يُعرف ذلك بمقاومة مضادات الجراثيم Antimicrobial resistance (اختصاراً: المقاومة AMR)، حيث مقاومة المضادات الحيوية هي الشكل الأكثر شيوعاً لمقاومة مضادات الجراثيم. هناك الآن سلالة واحدة على الأقل من البكتيريا المقاومة لكل مضاد حيوي مستخدم في الممارسة الإكلينيكية (السريرية)، مما يسبب صعوبة متزايدة في علاجها. تُعرف هذه الميكروبات المتمردة، المعروفة بـ”الجراثيم الفائقة“ Superbugs، بقدرتها على مقاومة مضادات الجراثيم بفعل طفرات Mutations في حمضها النووي DNA تؤدي إلى تغييرات في بنية الإنزيمات والبروتينات والأغشية التي تستهدفها مضادات الجراثيم، حتى إن بعض البكتيريا طورت ”مضخات كيميائية حيوية“ Biochemical pumps لطرد المضادات الحيوية التي تدخل خلاياها.
يمكن أن تحدث هذه الطفرات الجينية، والتي يشار إليها غالباً بـ”المقاومة العفوية“ Spontaneous resistance، بشكل عشوائي وفي أي وقت. مثل كثير من التغيرات التي تؤدي إلى تطور أي كائن حي آخر، فإن مفهوم داروين Darwin التطوري المتمثل بـ”البقاء للأصلح“ ينطبق هنا. فالبكتيريا التي لا تقتلها المضادات الحيوية بسبب امتلاكها لطفرة، مثلاً، تستمر بالتكاثر وتكون السلالة السائدة المتبقية من البكتيريا. ومما يزيد الطين بلة أن البكتيريا يمكنها أيضاً مشاركة هذه الجينات الطافرة مع بكتيريا أخرى. في عملية تسمى ”النقل الأفقي للجينات“ Horizontal gene transfer، تعبر قطع دائرية من الحمض النووي DNA تسمى البلازميدات Plasmids أغشية البكتيريا عندما تتلامس مباشرة مع بعضها بعضاً.
تشمل الأسباب الرئيسية الأخرى لمقاومة مضادات الجراثيم إساءة استخدام مضادات الجراثيم والإفراط في تناولها. يسمح عدم إكمال مدة العلاج بالمضادات الحيوية أو إساءة استخدامها للبكتيريا بالتكاثر وتشكّل طفرات جديدة في الحمض النووي DNA، مما يسبب المقاومة. وبالمثل، تشمل إساءة استخدام المضادات الحيوية تناولها لعلاج الأعراض الناتجة من مسبب آخر للمرض، مثل الفيروسات. في تقرير صادر عن منظمة الصحة العالمية World Health Organization (اختصاراً: المنظمة WHO) في عام 2017، قدّر الباحثون أن 50 مليوناً فقط من 150 مليون وصفة طبية للمضادات الحيوية كتبها الأطباء في الولايات المتحدة كانت ضرورية.
القضاء على البكتيريا
كيف تقضي المضادات الحيوية على أعدائها المجهريين
1 إيقاف إنتاج البروتينات
Halting Protein Production
تثبّط بعض المضادات الحيوية إنتاج البروتينات في البكتيريا، فتمنعها من النمو، مما يسبب موتها.
2 تعطيل الحمض النووي
Dna Disruption
عن طريق الارتباط بالإنزيم الذي ينقل الحمض النووي DNA البكتيري، توقف بعض المضادات الحيوية تكاثر الحمض النووي DNA، مما يتسبب في موت البكتيريا.
3 تحطيم الجدران Breaking Down Walls
يمكن لبعض المضادات الحيوية تثبيط إنتاج البوليمر الباني لجدر الخلايا، والمعروف بالببتيدوغليكان Peptidoglycan. يؤدي هذا إلى فتح الجدار، مما يسبب التحلل الأسموزي Osmotic lysisفيملأ الماء الخلية ويفجرها مثل بالون مائي.
4 انهيار الغشاء Membrane Meltdown
يمكن للمضادات الحيوية أن ترتبط بأغشية البكتيريا، مما يضعف وظائفها ويجعلها تعيد توجيه إنتاج البروتين إلى الغشاء من أجل النمو والتكاثر.
5 اضطراب الاستقلاب Messing With Metabolism
عن طريق تثبيط الإنزيمات المشاركة في إنتاج البكتيريا للمُستَقْلَبات Metabolites اللازمة لإنتاج الحمض النووي DNA، فإن بعض المضادات الحيوية توقف نموها.
في الحيوانات المنتجة للطعام.
من بين أخطر أنواع البكتيريا، والتي أبقت العلماء في حالة تأهب لعقود من الزمن، نجد المكورات العنقودية الذهبية ستفاليكوكوس أوريوس Staphylococcus aureus. باعتبارها بكتيريا توجد على نطاق واسع في بيئاتنا اليومية، لا تسبب المكورات العنقودية الذهبية عادة العدوى عندما تتلامس مع الجلد السليم. ولكن عندما يجد هذا العامل المُمرض Pathogen طريقه إلى مجرى الدم أو الأنسجة الداخلية في الجسم، فقد يُحدث عدوى خطيرة وقد يسبب مضاعفات وخيمة، مثل الإنتان Sepsis وفشل الجهاز التنفسي، إذا تُرك دون علاج.
”وجدت الفيروسات طرقاً لتفادي تأثيرات الأدوية المضادة للفيروسات“
وبالمثل، وجدت الفيروسات طرقاً لتفادي تأثيرات مضادات الفيروسات عن طريق تغيير تركيبتها الجينية. فمثلاً، أدت التغيرات في الحمض النووي DNA لفيروس نقص المناعة البشرية Human immunodeficiency virus (اختصاراً: الفيروس HIV) إلى حالات مقاومة لمضادات الفيروسات، مما أوقف قدرة هذا الدواء الحيوي على منع تكاثر الفيروس. من بين أنواع الفطريات في العالم، برزت فطريات المبيضة الأذنية كانديدا أوريس Candida auris باعتبارها خميرة مقاومة لأدوية متعددة والتي يمكن تسبب مرضاً وخيماً، خاصة لدى المرضى وذوي الأجهزة الطبية الغازية. ظلت معدلات الإصابة بالعدوى في ارتفاع، خاصة في الولايات المتحدة، التي شهدت 2,377 حالة إصابة بهذا النوع من العدوى المقاومة للمضادات الحيوية ما بين شهري يناير وديسمبر 2022 – وهي زيادة هائلة عن 476 حالة في عام 2019.
في الوقت الحاضر، يواجه العالم أكبر تهديد للجراثيم الفائقة، وخاصة في الحرب ضد مقاومة المضادات الحيوية. تشير التقديرات إلى أن مقاومة مضادات الجراثيم البكتيرية تسببت في 1.27 مليون حالة وفاة في معظم أنحاء العالم في عام 2019 وساهمت في وفاة 4.95 مليون آخرين. وفي معظم أنحاء الاتحاد الأوروبي وأيسلندا والنرويج، يموت سنوياً أكثر من 35,000 شخص بسبب العدوى المقاومة للمضادات الحيوية.
بناء المقاومة
كيف تزدهر الجمهرات البكتيرية بمقاومة مضادات الجراثيم
1 الجمهرات المكروبية Microbe Populations
تنمو العضيات المجهرية مثل البكتيريا والفطريات وتنتشر، مما يسبب العدوى.
2 الأدوية المضادة للميكروبات Antimicrobial Medicine
تدمر الأدوية غالبية الميكروبات الضارة، لكنها تترك وراءها أي ميكروبات مقاومة للدواء.
3 تعويض الفاقد Repopulate
تنمو جمهرات الميكروبات المقاومة وتنتشر دون أن تتأثر بالدواء.
4 مشاركة المقاومة Sharing Resistance
يمكن للميكروبات مشاركة حمضها النووي DNA مع ميكروبات أخرى، ومن ثمَّ نقل مقاومتها.
تشكّل الجراثيم المقاومة للمضادات الحيوية تهديداً هائلاً، ليس فقط للأفراد الأصحاء، ولكن أيضا للمصابين بحالات طبية حالية، وخاصة من يخضعون لعمليات جراحية ويتعرضون لخطر العدوى التي قد يصعب على الأطباء علاجها باستخدام مضادات الجراثيم.
قد تؤثر الجراثيم الفائقة على الاقتصادات العالمية أيضاً. فمن دون إنتاج كمية كبيرة من الأدوية للقضاء على العدوى، ستدعو الحاجة إلى تدابير أخرى أكبر تكلفة وكثافة لعلاج المرضى المصابين بالعدوى. تشير تقديرات البنك الدولي World Bank إلى أن مقاومة مضادات الجراثيم قد تسبب تكاليف صحية إضافية بقيمة تريليون دولار (800 بليون جنيه استرليني) في الولايات المتحدة وحدها بحلول عام 2050.
كيف يمكن، إذاً، علاج العدوى التي أصبحت محصنة ضد الأدوية المصمّمة لتدميرها؟ بدلا من اكتشاف فئة جديدة من المضادات الحيوية – وهو ما لم يحدث منذ ثمانينات القرن العشرين – يجب على العلماء اللجوء إلى عدة طرق أخرى للقضاء على الجراثيم الفائقة.
من إعادة استخدام الأدوية الموجودة إلى تعديل البكتيريا وراثياً لمحاربة نفسها، توصل العلماء إلى عدد لا يحصى من الطرق لتقليل خطر مقاومة مضادات الجراثيم. لكن إحدى أكثر الطرق فعالية لمنع ظهور جراثيم فائقة جديدة هي حماية نفسك من العدوى. يمكن للحفاظ على النظافة الجيدة لإعداد الطعام والنظافة الشخصية، وخاصة غسل اليدين بانتظام، أن يساعد على منع انتقال الجراثيم المسببة للعدوى. كما إن حرصك على أخذ التطعيمات بانتظام قد يساعد أيضاً على منع الإفراط في استخدام المضادات الحيوية.
ضئيلة لكنها مميتة
الوفيات السنوية المتوقعة التي تُعزى إلى مقاومة مضادات الجراثيم بحلول عام 2050
1 أمريكا الشمالية North America
317,000
2 أوروبا Europe
390,000
3 آسيا Asia
4,730,000
4 أمريكا الجنوبية South America
392,000
5 إفريقيا Africa
4,150,000
6 أوقيانوسيا Oceania
22,000
المقاومة المستمرة للمكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين
1944
.استُخدم البنسلين لعلاج المكورات العنقودية الذهبية لأول مرة
1946
بعد سنتين فقط من العلاج بالبنسلين سجّلت أولى حالات المقاومة.
1954
طُرح الفانكومايسين Vancomycin، وهو فئة جديدة من المضادات الحيوية، للتغلب على مقاومة البكتيريا.
1959
استُخدم مضاد حيوي جديد يدعى الميثيسيلين Methicillin لأول مرة لمكافحة المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للبنسلين.
1960
في غضون سنة واحدة فقط، اكتُشفت سلالات من المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين Methicillin-resistant S.aureus (MRSA).
1997
أبلغ عن الحالات الأولى لسلالة من المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين ذات القابلية المنخفضة للفانكومايسين.
2002
بعد مرور خمس سنوات على ظهور مقاومة المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين للفانكومايسين، حدثت أولى حالات المقاومة الكاملة للفانكومايسين.
2003
طُرح الدابتومايسين Daptomycin لعلاج العدوى الجلدية الناجمة عن المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين.
2005
ظهرت تقارير عن مقاومة سلالات من المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين للدابتوميسين.
أخطر عشرة جراثيم فائقة
في عام 2024، أصدرت منظمة الصحة العالمية قائمة محدّثة للعوامل المُمرضة البكتيرية ذات الأولوية لعام 2017. تصنف منظمة الصحة العالمية البكتيريا كأولوية في قائمتها المستهدفة بناءً على عدة عوامل، مثل معدل الوفيات والانتشار وقابلية العلاج، وتصنفها في 3 مجموعات: شديدة وعالية ومتوسطة الخطورة. فيما يلي أهم 10 أنواع من البكتيريا ذات الأولوية في عام 2024
الكلبسيلة الرئوية
الترتيب في 2017
5
الترتيب في 2024
1
المقاومة للأدوية
مقاومة للكاربابينيم Carbapenem-resistant
المجموعة شديدة الخطورة
الإشريكية القولونية الإيشيريشيا كولاي
الترتيب في 2017
4
الترتيب في 2024
2
المقاومة للأدوية
مقاومة للجيل الثالث من السيفالوسبورينات Third-generation cephalosporin- resistant
المجموعة شديدة الخطورة
الراكدة البومانية أسينوتوباكتر باومانياي
الترتيب في 2017
1
الترتيب في 2024
3
المقاومة للأدوية
مقاومة للكاربابينيم Carbapenem-resistant
المجموعة شديدة الخطورة
المتفطرة السلية مايكوبكتيريوم تيوبيركيلوسيس
الترتيب في 2017
لا يوجد
الترتيب في 2024
4
المقاومة للأدوية
مقاومة للريفامبيسين Rifampicin- resistant
المجموعة شديدة الخطور
الإشريكية القولونية إيشيريشيا كولاي
الترتيب في 2017
10
الترتيب في 2024
5
المقاومة للأدوية
مقاومة للكاربابينيم Carbapenem-resistant
المجموعة شديدة الخطورة
الكلبسيلة الرئوية كليبسيّلا نيموياي (نيمونيي)
الترتيب في 2017
3
الترتيب في 2024
6
المقاومة للأدوية
مقاومة للجيل الثالث من السيفالوسبورينات Third-generation cephalosporin-resistant
المجموعة شديدة الخطورة
السالمونيلا التيفية سالمونيلا تايفي
الترتيب في 2017
18
الترتيب في 2024
7
المقاومة للأدوية
مقاومة للفلوروكينولونات Fluoroquinolone-resistant
المجموعة عالية الخطورة
أنواع الشيغيلا
الترتيب في 2017
25
الترتيب في 2024
8
المقاومة للأدوية
مقاومة للفلوروكينولونات Fluoroquinolone-resistant
المجموعة عالية الخطورة
المكورات المعوية البرازية إنتروكوكوس فيسيوم
الترتيب في 2017
11
الترتيب في 2024
9
المقاومة للأدوية
مقاومة للفانكومايسين Vancomycin-resistant
المجموعة عالية الخطورة
الزائفة الزنجارية سودوموناس أيروجينوسا
الترتيب في 2017
2
الترتيب في 2024
10
المقاومة للأدوية
مقاومة للكاربابينيم Carbapenem-resistant
المجموعة عالية الخطورة
الذكاء الاصطناعي المُنقذ
لقد أثبت الذكاء الاصطناعي Artificial intelligence (AI) أنه أداة لا تقدر بثمن في العثور على حلول المضادات الحيوية التي يحتاج إليها الأطباء لمعالجة الجراثيم الفائقة. وفي عام 2023، أصدر باحثون في كندا والولايات المتحدة نتائج دراسة استخدمت الذكاء الاصطناعي للبحث في آلاف المركبات. فهذه المركبات لديها القدرة على العمل كمضادات حيوية جديدة لبكتيريا ”خطيرة التهديد“ تسمى الراكدة البومانية أسينوتوباكتر باومانياي Acinetobacter baumannii. في غضون 90 دقيقة فقط، تمكن برنامج الذكاء الاصطناعي من غربلة 6,680 مركباً وأنتج قائمة مختصرة – وجد العلماء أن 9 منها قد تمثّل مضادات حيوية محتملة. نظراً للاختبارات الإكلينيكية (السريرية) الصارمة التي يجب أن تخضع لها المضادات الحيوية الجديدة قبل استخدامها على عموم الجمهور، يُتوقع أن تظهر أول مضادات حيوية بالذكاء الاصطناعي في عام 2030 تقريباً.
انتشار الجراثيم الفائقة
كيف تنتشر مقاومة المضادات الحيوية حول العالم؟
1 المضادات الحيوية الحيوانية Animal Antibiotics
تغذّى حيوانات المزرعة، مثل الخنازير والأبقار، بالمضادات الحيوية، فتظل البكتيريا المقاومة في أمعائها.
2 في القناة الهضمية In The Gut
يصاب إنسان بالمرض ويتناول المضادات الحيوية فتتطور المقاومة في أمعائه.
3 مقاومة مضادات الجراثيم بنكهة اللحوم Meat-Flavoured AMR
قد تُحتجز البكتيريا المقاومة في اللحوم. وعندما يطهو البشر اللحوم أو يتناولونها بشكل غير صحي، قد تصيبهم عدوى البكتيريا المقاومة.
4 التسميد بمقاومة مضادات الجراثيم Fertilising With AMR
تتلوث المحاصيل المخصبة بالسماد الممتلئ بالبكتيريا المقاومة.
5 خضراوات مقاومة لمضادات الجراثيم Veggie AMR
يمكن للمحاصيل أن تنقل البكتيريا المقاومة عندما يأكلها البشر.
6 الانتشار للمرضى Patient Spread
يمكن لأي شخص يطلب الرعاية الطبية ويؤوي بكتيريا مقاومة أن ينقل البكتيريا إلى مرضى آخرين.
7 الانتشار للأطباء Doctor Spread
يمكن للأطباء الذين يعالجون مريضاً مصاباً ببكتيريا مقاومة أن ينقلوها دون قصد إلى مريض آخر إذا لم يستوفوا احتياطات السلامة الملائمة.
8 الانتشار المجتمعي Community Spread
الشخص غير الواعي بحمله لبكتيريا مقاومة ينقلها إلى الآخرين في مجتمعه.
”في الوقت الحاضر، يواجه العالم أكبر تهديد للجراثيم الفائقة“
السيادة على العوامل المُمرِضة
تعرف على الترسانة الطبية التي يمكن للأطباء نشرها لمكافحة التهديد المتزايد للمقاومة
اللقاحات Vaccines
أداة مفيدة في مكافحة انتشار الجراثيم الفائقة عن طريق منع انتقالها بين شخص مصاب وآخر سليم. يقلل الحد من انتشار العوامل المُمرِضة من فرصة حدوث طفرة في أحدها تسبب مقاومة الأدوية المضادة للميكروبات.
العلاج بالعاثيات Phage Therapy
قد يبدو استخدام فيروس لعلاج العوامل المُمرِضة المقاومة لمضادات الجراثيم فكرة متناقضة، لكن نظرية فيروسات العاثيات، أو ”نظرية العاثيات“ Phage theory، تمثل طريقة واعدة لمعالجة الجراثيم المقاومة للمضادات الحيوية. مثل إرسال قوات إلى المعركة، يمكن استخدام الفيروسات لاكتشاف البكتيريا التي قد تؤوي جينات مقاومة لمضادات الجراثيم، ومن ثم حقنها بحمض نووي DNA ضار بها وتدميرها في النهاية.
الببتيدات المضادة للميكروبات Antimicrobial Peptides
عن طريق تمزيق أغشية بعض العوامل المُمرِضة، يمكن استخدام الببتيدات Peptides المشحونة، وهي سلاسل قصيرة من الأحماض الأمينية، كبديل لمضادات الجراثيم الأخرى. توجد الببتيدات طبيعياً ويُمكن استخلاصها من العديد من الكائنات الحية المختلفة، مثل البرمائيات والثدييات وحتى الحشرات.
العلاجات الحيوية Biotherapeutics
يمكن للأطباء استخدام المعززات الحيوية [البروبيوتيك] Probiotics الحية كوسيلة للقضاء البكتيريا المقاومة لمضادات الجراثيم في الأمعاء. وجد الباحثون أنه عند علاج بكتيريا مقاومة تسمى الملوية البوابية هيليوباكتر بايلوري Helicobacter pylori، حسّن استخدام المعززات الحيوية نسبة القضاء عليها بنحو 10%.
الهندسة الوراثية Genetic Engineering
يمثل كريسبر-كاس 9 (CRISPR- Cas9) واحدة من الأدوات الناشئة لمعالجة مقاومة البكتيريا، والتي تستخدم المشاركة الجينية الطبيعية للبكتيريا ضدها. كريسبر-كاس 9 هي تقنية تسمح للعلماء بتحرير المعلومات الوراثية للبكتيريا، وخاصة البلازميدات التي تمررها فيما بينها.
إعادة توظيف الأدوية Drug Repurposing
يُعد تطوير أدوية جديدة لمعالجة مقاومة مضادات الجراثيم مسعى باهظ التكلفة، وقد يستغرق اكتماله أكثر من عقد من الزمن. لكن إعادة توظيف الأدوية الموجودة أو تعديل استخدامها قد يمثّل ضربة قاتلة لعدوى الميكروبات المقاومة لمضادات الجراثيم. حققت هذه الطريقة مستويات متباينة من النجاح، فقد وجد أنه يزيد من مقاومة العوامل المُمرِضة لمضادات الجراثيم في بعض الحالات.
تحدثنا مع المركز الأوروبي للوقاية من الأمراض ومكافحتها European Centre for Disease Prevention and Control (ECDC)، لإلقاء بعض الضوء على كيفية مكافحة الأطباء لعدوى الجراثيم الفائقة وكيف يمكننا مساعدة أنفسنا
كيف تُراقب مقاومة مضادات الجراثيم في وجود العديد من العوامل المُمرِضة حول العالم؟
تأتي البيانات المتعلقة بمقاومة مضادات الجراثيم من المختبرات التي تجري اختبارات للعدوى التي تصيب البشر والحيوانات، وحتى من المختبرات التي تفحص البكتيريا في البيئة. تخبرنا هذه البيانات بما إن كانت البكتيريا والفطريات التي تعيش في البشر والحيوانات والبيئة مقاومة للأدوية المستخدمة في علاج العدوى بهذه العوامل المُمرِضة. تجمع وكالات الصحة العامة الوطنية البيانات حول مقاومة مضادات الجراثيم التي تنشأ من المختبرات لتقييم التهديدات التي تلوح في الأفق من الميكروبات المقاومة لمضادات الجراثيم- والتي تُعرف أحياناً باسم الجراثيم الفائقة.
”تتطور البكتيريا للبقاء على قيد الحياة في بيئتها، وعندما تتعرض للمضادات الحيوية، فقد تُكون مقاومة“
ما أكثر الأساليب فعالية التي يستخدمها الأطباء لمكافحة مقاومة مضادات الجراثيم؟
يعرف الأطباء أن تناول المضاد الحيوي الخاطئ أو تناول مضادات حيوية غير ضرورية قد يسهم في مقاومة البكتيريا. تتطور البكتيريا للبقاء على قيد الحياة في بيئتها، وعندما تتعرض للمضادات الحيوية، فقد تُصبح مقاومة. يقيّد الأطباء وصف المضادات الحيوية للعدوى الفيروسية، لأن المضادات الحيوية لا تعمل ضد الفيروسات. كما يتأكدون أيضاً، كلما أمكن ذلك، من أن العدوى ناجمة عن البكتيريا ويستخدمون المعلومات المختبرية التي تدلهم على المضادات الحيوية التي قد تفيد في علاج العدوى.
ما النصيحة التي تقدمونها للناس للمساعدة على مكافحة الجراثيم الفائقة؟
لكل فرد دور في مكافحة مقاومة مضادات الجراثيم. يجب التعامل مع المضادات الحيوية باحترام: لا تعالج نفسك بالمضادات الحيوية. إذا وصف لك الطبيب مضادات حيوية، فلا تتناولها إلا بالجرعة والتواتر والمدة التي وصفها لك. شجّع الآخرين على التعامل مع المضادات الحيوية بحرص أيضاً. يمكن لكبح جماح انتشار العدوى أن يقلل بدوره من مقاومة مضادات الجراثيم. إن تلقي اللقاحات وغسل أيدينا كما ينبغي وتغطية السعال والعطس، كلها أمور تساعد على تقليل العدوى. عندما نقلل من حالات العدوى، فإننا نقلل أيضاً من الحاجة إلى المضادات الحيوية والانتشار المحتمل للمُمْرضات المقاومة.