کاهش مصرف آنتی بیوتیک با کمک هوش مصنوعی در یک پژوهش ایرانی

به گزارش پایگاه خبری پایداری ملی به نقل از خبرگزاری مهر، محمد جواد رسائی عضو هیئت علمی دانشکده علوم پزشکی دانشگاه تربیت مدرس گفت: تمرکز اصلی پروژه‌های پژوهشی گروه بیوتکنولوژی روی استفاده از فاژ‌ها یا ویروس‌های باکتری‌کش است که به صورت طبیعی در محیط وجود دارند. فاژ‌ها در طول میلیون‌ها سال با باکتری‌ها تعامل کرده و قادرند باکتری‌های مضر را از بین ببرند.

وی افزود، برخی از فاژ‌ها به عنوان شبه‌آنتی‌بیوتیک عمل می‌کنند و می‌توانند جایگزین مصرف آنتی‌بیوتیک‌ها در خوراک دام و طیور شوند. با توجه به اینکه مصرف بی‌رویه آنتی‌بیوتیک‌ها باعث ایجاد مقاومت باکتریایی شده و طبق گزارش سازمان جهانی بهداشت یکی از ده تهدید اصلی سلامت بشر است، استفاده از فاژ‌ها می‌تواند نقش موثری در کاهش این مشکل داشته باشد.

رسائی تصریح کرد، دانشجویان گروه بیوتکنولوژی پزشکی دانشگاه تربیت مدرس موفق شده‌اند پنج فاژ بومی را شناسایی کنند که در محیط آزمایشگاهی قادر به حذف باکتری‌های مضر هستند. این فاژ‌ها پس از شناسایی و توالی‌یابی ژنوم، با کمک هوش مصنوعی بررسی شده و نمونه‌های حاوی ژن‌های مخرب کنار گذاشته شده‌اند تا سلامت و ایمنی آنها تضمین شود.

وی درباره کاربرد این پژوهش گفت: این فاژ‌ها در حال حاضر برای کاهش مصرف آنتی‌بیوتیک در خوراک طیور مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند و نتایج آزمایشگاهی و اولیه در مزارع نشان‌دهنده کارایی آنها بوده است. با این حال، برای استفاده گسترده در صنعت، دریافت مجوز از سازمان دامپزشکی و هماهنگی با سازمان غذا و دارو ضروری است.

رسائی افزود: این فاژ‌ها از فضولات طیور مبتلا به باکتری سالمونلا استخراج شده‌اند و پس از انتخاب، تکثیر و شناسایی ژنوم، برای کاربرد‌های شبه‌آنتی‌بیوتیکی آماده می‌شوند. این فرآیند نیازمند محیط‌های کشت خاص و بررسی دقیق ژنتیکی است و هزینه‌های بالایی دارد.

وی همچنین اشاره کرد: استفاده از فاژ‌های بومی در ایران می‌تواند جایگزین واردات نمونه‌های خارجی شده و از نظر اقتصادی به صرفه باشد. به گفته او، سرمایه‌گذارانی برای تولید انبوه فاژ‌ها در شهرک صنعتی بهارستان آماده‌اند و دانشجویان در مراحل تجاری‌سازی سهم مالکیت و بهره‌مندی مالی خواهند داشت.

رسائی با بیان اینکه این پروژه می‌تواند آینده شغلی و علمی دانشجویان را تضمین کند، تأکید کرد که فاژ‌ها به عنوان نانوذرات طبیعی عمل می‌کنند و در حال حاضر نیاز به سنتز مصنوعی ندارند، بلکه در محیط کشت مناسب تکثیر می‌شوند.

این استاد دانشگاه در پایان ابراز امیدواری کرد با پیشرفت مراحل مجوزدهی و تولید صنعتی، این دستاورد علمی بتواند سهم قابل توجهی در کاهش مصرف آنتی‌بیوتیک‌ها و مقابله با مقاومت باکتریایی در کشور داشته باشد.

فاژ‌ها چیستند و چگونه عمل می‌کنند؟

قابل ذکر است فاژ‌ها یا باکتریوفاژها، ویروس‌هایی هستند که به طور خاص باکتری‌ها را هدف قرار می‌دهند و قادرند آنها را از بین ببرند. این ویروس‌ها در طبیعت میلیون‌ها سال است که با باکتری‌ها تعامل دارند و به طور طبیعی تعادل جمعیت باکتری‌ها را حفظ می‌کنند.

دو نوع اصلی فاژ وجود دارد:

فاژ‌های لیستیک (حذف‌کننده): پس از ورود به باکتری، تکثیر می‌شوند و باکتری میزبان را از بین می‌برند.

فاژ‌های غیرلیستیک (نمایش‌دهنده پروتئین‌ها): از آنها برای نمایش پروتئین‌ها، تولید واکسن‌ها و کاربرد‌های زیست‌فناوری استفاده می‌شود.

با توجه به اینکه فاژ‌ها به طور طبیعی باکتری‌ها را هدف قرار می‌دهند، استفاده از آنها می‌تواند جایگزینی امن برای آنتی‌بیوتیک‌ها باشد، بدون اینکه عوارض جانبی شیمیایی ایجاد کنند.

مشکل مصرف آنتی‌بیوتیک در دام و طیور

استفاده گسترده و طولانی‌مدت از آنتی‌بیوتیک‌ها در خوراک دام، طیور و شیلات، منجر به پدید آمدن مقاومت باکتریایی می‌شود. وقتی باکتری‌ها در معرض دوز پایین و مکرر آنتی‌بیوتیک قرار می‌گیرند، برخی از آنها مقاوم شده و نسل‌های بعدی این مقاومت را منتقل می‌کنند.

پیامد‌های این پدیده عبارت‌اند از:

کاهش اثربخشی دارو‌های موجود و دشواری درمان عفونت‌ها

افزایش هزینه‌های درمانی و اقتصادی

تهدید سلامت عمومی، زیرا باقی‌مانده آنتی‌بیوتیک‌ها از طریق گوشت، تخم‌مرغ و محصولات شیلاتی وارد زنجیره غذایی انسان می‌شوند

طبق گزارش سازمان جهانی بهداشت، مقاومت به آنتی‌بیوتیک‌ها یکی از ده تهدید اصلی سلامت بشر است و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۵۰، سالانه بیش از ۱۰ میلیون نفر در جهان به دلیل مقاومت آنتی‌بیوتیکی جان خود را از دست دهند.

نقش فاژ‌ها در حل مشکل

استفاده از فاژ‌های بومی می‌تواند به دو صورت عمل کند:

حذف مستقیم باکتری‌های مضر در محیط دام و طیور بدون آسیب به میکروبیوم مفید

کاهش مصرف آنتی‌بیوتیک‌ها و در نتیجه کند کردن روند ایجاد مقاومت باکتریایی

مزیت اصلی فاژ‌ها در مقایسه با آنتی‌بیوتیک‌ها، ماهیت طبیعی و هدفمند آنهاست، که موجب کاهش خطر مقاومت و عوارض جانبی دارویی می‌شود. پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس موفق به شناسایی و تکثیر پنج فاژ بومی شده‌اند که قابلیت حذف باکتری‌های مضر در محیط مرغداری و تولید شبه‌آنتی‌بیوتیک طبیعی را دارند و اکنون در مرحله اخذ مجوز برای استفاده صنعتی قرار دارند.