الملخص
تمثل الزيادة المتسارعة في مقاومة المضادات الحيوية إحدى القضايا الصحية العالمية الملحّة، مما يستدعي البحث عن مصادر بديلة ومستدامة لمضادات الميكروبات. وتُعد بكتيريا العصوية الرقيقة (Bacillus subtilis)، وهي بكتيريا موجبة الغرام توجد في التربة وفي الجهاز الهضمي للحيوانات المجترة، من الكائنات الواعدة في هذا المجال نظرًا لقدرتها على إنتاج بروتينات بلورية (Crystal Proteins) تمتلك خصائص حيوية فعّالة.وتتميّز سلطنة عُمان بتنوع بيئاتها الزراعية والبيئية إضافة إلى نشاطها الملحوظ في تربية الأغنام، مما يجعلها مصدرًا بيئيًا غنيًا لعزل سلالات مختلفة من Bacillus subtilis. كما توفر بيئة حظائر الأغنام ظروفًا مناسبة لإنتاج طيف واسع من المستقلبات الثانوية، بما في ذلك البروتينات البلورية التي قد تمتلك نشاطًا مضادًا للبكتيريا.
وقد أظهرت دراسات سابقة القدرات المضادة للميكروبات لبروتينات البلورة المنتجة من أنواع Bacillus spp.، لا سيما ضد مسببات الأمراض النباتية والآفات الحشرية. ومع ذلك، فإن فعاليتها ضد البكتيريا الممرِضة المرتبطة بصحة الإنسان والحيوان ما تزال محدودة الدراسة. ومن هذا المنطلق، تهدف هذه الدراسة إلى سد هذه الفجوة المعرفية من خلال عزل سلالات Bacillus subtilis من حظائر الأغنام في سلطنة عُمان، ثم استخلاص البروتينات البلورية الناتجة عنها وتوصيفها.وتكتسب هذه البروتينات أهمية خاصة لإمكان استخدامها بديلًا مستدامًا للمضادات الحيوية التقليدية، خاصة في ظل الارتفاع المتزايد لمعدلات مقاومة الأدوية والدعوات العالمية لتبني استراتيجيات صديقة للبيئة لمكافحة الميكروبات وإدارة الأمراض.تُنتَج البروتينات البلورية خلال مرحلة التبوغ (Sporulation) لبكتيريا Bacillus subtilis، وقد تم التعرف عليها بوصفها عوامل فعّالة مضادة للميكروبات، حيث تعمل على إحداث خلل في سلامة البنية الخلوية للممرضات المستهدفة، مما يؤدي إلى تحلل الخلايا (Cell lysis) وموتها. وتشير الدراسات الحديثة إلى أن هذه البروتينات تمتلك أيضًا قدرة ملحوظة على تثبيط نمو البكتيريا، إذ أظهرت بعض الأبحاث أن بروتينات البلورة المستخلصة من Bacillus subtilis يمكن أن تُحدث خللًا في الغشاء الخارجي للبكتيريا، مما يؤدي في النهاية إلى موت الخلية.
كما أشار Kumar وآخرون (2014) إلى الإمكانات الواسعة الطيف لهذه البروتينات كمضادات بكتيرية ضد عدد من الممرضات، بما في ذلك Listeria monocytogenes وSalmonella enterica .وشملت هذه الدراسة عدة مراحل منهجية تمثلت في جمع العينات البيئية وعزل البكتيريا، وزراعة السلالات وتحفيز إنتاج البروتينات البلورية، واستخلاص هذه البروتينات وتنقيتها وتركيزها وحفظها، ومن ثم تقييم نشاطها المضاد للبكتيريا.وقد تم اختيار عدد من البكتيريا الممرِضة لاختبار فعالية هذه البروتينات، وهي: المكورات العنقودية الذهبية (S. aureus)، والإشريكية القولونية (E. coli)، والسالمونيلا التيفية الفأرية (S. Typhimurium)، والليستيريا المستوحدة (L. monocytogenes)، والزائفة الزنجارية (P. aeruginosa).
وتم استخدام طريقة الانتشار بالأقراص (Disc Diffusion Method – DDM) لتطبيق محاليل البروتينات البلورية بتراكيز مختلفة على أطباق الآغار الملقحة مسبقًا بالبكتيريا الممرِضة. كما تم تحديد كلٍ من التركيز المثبط الأدنى (Minimum Inhibitory Concentration – MIC) والتركيز القاتل الأدنى للبكتيريا (Minimum Bactericidal Concentration – MBC) لهذه البروتينات ضد البكتيريا المختارة.ويمكن أن تسهم دراسة سلالات Bacillus subtilis المعزولة من سلطنة عُمان أو من بيئات مشابهة في تقديم رؤى علمية مهمة في مجال البحث عن مضادات حيوية جديدة، في ظل الاهتمام العالمي المتزايد بالحلول الطبيعية والمستدامة لمكافحة الميكروبات.
الأهداف
1. عزل سلالات Bacillus subtilis من بيئات حظائر الأغنام باستخدام تقنيات الزراعة الانتقائية.
2. التعرف على السلالات المعزولة من Bacillus subtilis باستخدام التقنيات الجزيئية مثل تسلسل 16S rRNA.
3. تطوير بروتوكول فعّال لاستخلاص البروتينات البلورية من سلالات Bacillus subtilis المحددة.
4. توصيف البروتينات البلورية المستخلصة باستخدام تقنيات مثل SDS-PAGE ومطيافية الكتلة (Mass Spectrometry) وتسلسل البروتين لتحديد بنيتها وتركيبها.
5. تقييم النشاط المضاد للبكتيريا الممرِضة للبروتينات البلورية المستخلصة باستخدام الاختبارات المخبرية (in vitro) مثل اختبار الانتشار بالأقراص وتحديد MIC.
6. تحديد طيف النشاط المضاد للممرضات وتحديد الممرضات الأكثر حساسية لهذه البروتينات البلورية.
7. دراسة إمكانية استخدام هذه البروتينات البلورية في تطوير عوامل جديدة مضادة للميكروبات في مجال الطب البشري.
جهة التمويل
وزارة التعليم العالي والبحث العلمي والابتكار