آنتی‌بیوتیک‌های CRISPR: آیا سوپر میکروب‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک بالاخره مطابقت خود را پیدا کرده‌اند؟

• نویسنده:
• نام نویسنده

  آینده نگاری کوانتوم ران
• اوت 16، 2022

خلاصه بینش

فناوری CRISPR به عنوان یک ابزار امیدوارکننده در برابر میکروب‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک ظاهر می‌شود و راه‌های دقیقی را برای تغییر DNA و کاهش مرگ‌ومیرهای مرتبط ارائه می‌دهد. این رویکرد نوآورانه باعث افزایش بودجه تحقیقاتی و تغییرات در مدل‌های کسب‌وکار دارویی، با تمرکز بر پزشکی شخصی و تولید درمان مؤثر می‌شود. با این حال، چالش‌هایی مانند خطر ایجاد مقاومت باکتری‌ها در برابر خود CRISPR و نیاز به اجرای مؤثر در سناریوهای دنیای واقعی، همچنان نگران‌کننده هستند.

زمینه آنتی بیوتیک های کریسپر

یک مطالعه جدید از دانشکده شیمی دانشگاه منچستر نشان داده است که CRISPR ممکن است به عنوان یک راه حل بالقوه برای ابر میکروب های مقاوم به آنتی بیوتیک عمل کند. فناوری CRISPR نوعی از DNA است که به عنوان قیچی ژنتیکی عمل می‌کند و به دانشمندان اجازه می‌دهد تا DNA دیگر یا مولکول خواهر آن، RNA را دقیقاً اصلاح کنند. محققان با استفاده از آنزیم‌های مرتبط با CRISPR، مانند Cas9، مسیر بیوسنتزی آنتی‌بیوتیکی به نام مالونومایسین را کشف کردند که دارای فعالیت ضد تک یاخته‌ای و ضد قارچی است. 

این اکتشاف می تواند به مبارزه بدتر علیه مقاومت آنتی بیوتیکی و ابر میکروب ها (گروهی از باکتری ها، ویروس ها، انگل ها و قارچ های مقاوم) کمک کند. پیش‌بینی می‌شود که هر دو تهدید تا سال 10 منجر به 2050 میلیون مرگ سالانه شود. در حال حاضر، سالانه حداقل 23,000 نفر در ایالات متحده به دلیل باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک جان خود را از دست می‌دهند، اگرچه برخی از مرگ‌ها نیز ناشی از عوامل مرتبط است.

در همین حال، گروهی از محققان دانشگاه وسترن در کانادا با موفقیت از Cas9 برای از بین بردن گونه‌ای از سالمونلا استفاده کردند. با برنامه ریزی Cas9 برای رفتار با باکتری به عنوان دشمن، آنها سالمونلا را مجبور کردند تا برش های مرگباری در ژنوم خود ایجاد کند. این پیشرفت یک گام مهم به جلو در هدف قرار دادن باکتری ها با دقت بالا است.

تاثیر مخرب

آنتی بیوتیک های مبتنی بر CRISPR هنوز در دسترس عموم قرار نگرفته اند (2022)، اما پتانسیل آنها برای استفاده در درمان های پزشکی مهندسی که موثرتر و سازگارتر هستند، مورد بررسی قرار می گیرد. برای مثال، آنتی بیوتیک‌های معمولی همیشه بین باکتری‌های خوب و بد تمایز قائل نمی‌شوند، ویژگی‌ای که گاهی اوقات می‌تواند مشکل‌ساز باشد. از طریق استفاده از فناوری CRISPR، آنزیم‌ها را می‌توان برای کشتن باکتری‌های بیماری‌زا بدون آسیب رساندن به میکروب‌های سالم برنامه‌ریزی کرد. 

این کنترل بیشتر برای محققانی که می‌خواهند از این فناوری در برابر ویروس‌هایی که انسان را آلوده می‌کنند استفاده کنند نیز جذاب است. تاکنون، محققان در استفاده از CRISPR برای کاهش 300 برابری برخی از ویروس‌ها موفق بوده‌اند. در مقایسه با داروهای ضد ویروسی فعلی، تنظیم CRISPR در صورت نیاز آسان تر است. گام بعدی نشان دادن این است که داروهای ضد باکتری و ضد ویروسی CRISPR در موجودات زنده خارج از محیط آزمایشگاه موثر هستند. به همان اندازه مهم، دانشمندان در حال بررسی هستند که آیا این داروها مقرون به صرفه تر از درمان های سنتی هستند یا خیر.

با این حال، همه چیز با کریسپر روان نیست. مطالعه ای از موسسه پزشکی هاوارد هیوز نشان داد که هر بار که یک باکتری از CRISPR استفاده می کند، احتمال جهش و مقاوم شدن به آنتی بیوتیک ها وجود دارد. این خطر بالقوه به ویژه زمانی محتمل است که باکتری از CRISPR برای دفاع از خود در برابر سایر فاژها (ویروس هایی که فقط سلول های باکتریایی را آلوده می کنند) استفاده می کند.

پیامدهای آنتی بیوتیک CRISPR

پیامدهای گسترده تر برای استفاده از CRISPR در توسعه آنتی بیوتیک ها ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• افزایش بودجه بخش دولتی و خصوصی برای تحقیقات آنزیمی که قادر به خنثی کردن ویروس های تهدید کننده انسان هستند، برای جامعه ای که مشتاق خنثی کردن همه گیری های آینده است.
• سرمایه گذاری قابل توجه شرکت های دارویی و بیوتکنولوژی در تحقیقات CRISPR با هدف تسریع و صرفه جویی در تولید داروها و درمان ها.
• بهبود گسترده در میزان مرگ و میر ناشی از پتانسیل درمان های CRISPR در کاهش مرگ و میر ناشی از مقاومت آنتی بیوتیکی و ابر میکروب ها.
• تصویب قوانین و مقررات جدید توسط دولت ها و مقامات مراقبت های بهداشتی برای نظارت بر تحقیقات درمانی CRISPR و کاربرد آن برای مردم.
• تغییر در مدل‌های تجاری داروسازی به سمت پزشکی شخصی‌سازی‌شده‌تر، زیرا CRISPR امکان تنظیم درمان‌ها را با پروفایل‌های ژنتیکی فردی فراهم می‌کند.
• افزایش بحث‌های اخلاقی و گفتمان عمومی در رابطه با پیامدهای اخلاقی ویرایش ژن، که منجر به مشارکت بیشتر و آگاه‌تر شهروندان می‌شود.
• گسترش فرصت های شغلی و الزامات مهارت در بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک، پرورش نیروی کار متخصص تر.
• کاهش بالقوه در هزینه های مراقبت های بهداشتی در طول زمان، زیرا درمان های مبتنی بر CRISPR راه حل های موثرتر و ماندگارتری برای بیماری ها ارائه می دهند.
• افزایش همکاری‌ها و مشارکت‌های بین‌المللی در تحقیق و توسعه، که با هدف مشترک استفاده از CRISPR برای مزایای سلامت جهانی تحریک شده است.
• مزایای زیست‌محیطی ناشی از کاهش اتکا به آنتی‌بیوتیک‌های سنتی، که اغلب به آلودگی و مقاومت آنتی‌بیوتیکی در اکوسیستم‌ها کمک می‌کنند.

سوالاتی که باید در نظر گرفته شود

• راه های دیگری که می توانیم مقاومت آنتی بیوتیکی را متوقف کنیم چیست؟
• چگونه کریسپر می تواند روش تولید دارو را تغییر دهد؟