ضمة الكوليرا : النموذجي لدراسة الكائنات البكتيرية إمراض -- مقابلة

أنا في MindUP، حيث نقوم بدراسة بيولوجيا المسببات المرضية البشرية في البيئات غير المضيفة. تضطر العديد من المسببات المرضية البشرية بعد خروجها من المضيف البشري إلى البقاء على قيد الحياة في البيئة قبل أن تصيب مضيفاً آخر. لذا، فإن هدفنا هو فهم العمليات التي تتحكم في بقاء المسببات المرضية البشرية في البيئة بشكل أفضل.

وهدفنا بعد ذلك هو فهم ديناميكيات انتقال العوامل المعدية بشكل أفضل. لذا، فإننا نستخدم بكتيريا Vibrio cholerae، المسبب المرضي للإسهال، مرض الكوليرا، ككائن نموذجي. وتعتبر Vibrio cholerae ممرضاً بشرياً اختيارياً ولها دورة حياة مائية.

وبناءً على ذلك، فإن هذا يمنحنا فرصة كبيرة لدراسة بقاء المسبب المرضي البشري في بيئة طبيعية. وتتوفر العديد من الأدوات لدراسة هذا الكائن، حيث تم تحديد تسلسل جينومه بالكامل، وهناك مصفوفات دقيقة تمثل كل جين في الجينوم.

وعلاوة على ذلك، تتوفر العديد من الأدوات التي تمكننا من تعديل الجينوم الخاص بهذا الكائن. ويستفيد برنامجي البحثي من هذه الأدوات ويدمجها لدراسة دورة حياة الكوليرا المائية. لذا، نحاول في تجاربنا محاكاة البيئات المائية التي يعيش فيها هذا الكائن.

وبعد ذلك، نود أن نعرف كيف يستشعر هذا الكائن التقلبات في بيئته فيما يتعلق بالحمولة الغذائية، أو درجة الحرارة، أو الملوحة، أو الضغوط البيولوجية الأخرى مثل البلاجديفلجيا والـ tzo؟ ففي البيئة المائية، يوجد Vibrio cholerae إما في شكل حر أو في شكل ملتصق بالأسطح. وتُعرف الأشكال الملتصقة بالأسطح باسم الأغشية الحيوية (biofilms)، والتي تتكون ببساطة من كائنات دقيقة وموادها البوليمرية خارج الخلية، والتي يمكن أن تكون سكريات متعددة خارجية وبروتينات وأحياناً DNA.

وتعمل هذه المصفوفة بمثابة مادة لاصقة تربط الكائن الحي معاً. وعندما تنمو هذه الكائنات في نمط الغشاء الحيوي، فإنها تصبح في الواقع مقاومة للتغيرات في معاملات بيئاتها، ويمكن حمايتها بشكل أفضل من، على سبيل المثال، العاثيات والتحلل البروتيني. وتعد هذه العوامل هي التي تتحكم في وفرة الكائنات الدقيقة في البيئة.

تتمثل بعض التطورات التقنية الحديثة التي ساعدتنا في دراساتنا في إكمال تسلسل الجينوم الخاص بالكائن الحي وتطوير تقنية المصفوفات الدقيقة (microarray). وباستخدام هذه التقنيات، يمكننا تحديد كيفية استجابة هذا الكائن، على مستوى الجينوم بأكمله، للتقلبات الرئيسية في بيئته، مثل الحرمان من العناصر الغذائية أو التغيرات في درجات الحرارة. كما أن أحد أهدافنا الرئيسية هو دمج دراسات التعبير الجيني للجينوم بأكمله في تحليل الشبكات.

لذا، نود تحديد الشبكة التنظيمية الجينية التي تتحكم في استجابة الكائن للمتغيرات البيئية المتقلبة. كما نرغب في أن نكون قادرين على نمذجة سلوك الكائن الحي في البيئة. وعلاوة على ذلك، لا نزال نجهل التوقيت الذي يتفاعل فيه *Vibrio cholerae* مع الكائنات الأخرى في البيئة.

لا نعرف الكثير عن إيكولوجيا هذا الكائن، كما أننا لا نعرف مدى صلة الجينات والعمليات التي حددناها على أنها مهمة لبقاء هذا الكائن في المختبر بالعالم الحقيقي. ولا نعرف ما إذا كانت الجينات التي حددناها يتم التعبير عنها عندما يتواجد Ria cholera في البيئة الطبيعية. كما نرغب في أن نكون قادرين على تحديد واستزراع الكائنات التي يتفاعل معها Vibrio Cora لأن Vibrio Cora في البيئة جزء من مجتمع ميكروبي معقد.

لذا، أعتقد أن فهم بيولوجيا بكتيريا Vibrio cholerae في البيئة الطبيعية يمثل تحديًا، وهو أمر بالغ الأهمية لنا لفهم بيولوجيا هذا الكائن الحي. وآمل خلال السنوات الخمس المقبلة أن نتمكن من توصيف مكونات السكريات المتعددة الخارجية (op polysaccharide) للأغشية الحيوية بشكل أفضل. فعلى سبيل المثال، لا نزال نجهل بنية السكريات المتعددة الخارجية التي تعمل على ربط الخلايا معًا في بكتيريا Vibrio cholerae.

كما أننا لا نعرف جميع مكونات مقاييس الغشاء الحيوي. وأعتقد أنه سيكون من الرائع في نهاية المطاف أن نتمكن من قياس مكونات مقاييس الغشاء الحيوي في الأغشية الحيوية الطبيعية لهذه الكائنات. وأعتقد أن تحدياً رئيسياً آخر يتمثل في دراسة OC في البيئة الطبيعية.

وآمل أن نتمكن من الاستفادة من دراسات الجينوم المقارنة والجمع بين تحليل التعبير الجيني الشامل والجينوميات المقارنة لفهم تطور بكتيريا IBR cholera كعامل ممرض بشكل أفضل.