الكائنات الدقيقة الضارة تقاوم العلاجات بشراسة!

هل تساءلت يومًا عمَّا يجعلنا نمرضُ وكيف نُصاب بالأمراض؟

حقيقة الأمر أننا نعيش في عالم يعُّج بكائنات دقيقة تُسمى الكائنات الحية الدقيقة، وهي موجودة حولنا في كل مكان، ولكننا لا نستطيع رؤيتها بدون استخدام أدوات خاصة مثل المجاهر العلمية. وثمة نوعان رئيسيان من هذه الكائنات: كائنات دقيقة ضارة وكائنات دقيقة نافعة. الكائنات الضارة يمكن أن تجعلنا نشعر بالمرض، في حين أن الكائنات النافعة أشبه بمساعدين صغار يشاركون في العمليات الحيوية الطبيعية للجسم، مثل هضم الطعام، والتخلص من السموم، وإنتاج الفيتامينات، وتقوية جهاز المناعة. وتشمل هذه الكائنات البكتيريا والفيروسات والفطريات والأوليات، وهي تعيش حولنا في كل مكان.

يمكن للكائنات الحية الدقيقة أن تُسبب الأمراض لأنها تنتشر عبر الهواء والماء والتربة والطعام، وحتى عند تلامس الناس مع بعضهم عند المصافحة. وعندما يتعلق الأمر بالبكتيريا، فهناك أدوية تُسمى المضادات الحيوية يمكنها محاربة البكتيريا ومساعدتنا على التعافي. بيد أن المضادات الحيوية لا تقضي على جميع البكتيريا؛ فبعضها ينجو ويصبح أقوى في مواجهة الدواء، وتُسمّى هذه الظاهرة مقاومة المضادات الحيوية [1]. وفي المرة القادمة التي نستخدم فيها الدواء نفسه، لن يعمل بكفاءة كما فعل في المرة السابقة؛ إذ تستطيع الكائنات الدقيقة القوية مشاركة قواها الخارقة في المقاومة مع كائنات دقيقة أخرى، فتغدو هي أيضًا مقاوِمة للأدوية. وحتى البكتيريا النافعة العادية يمكن أن تتغير مع الوقت وتصبح ضارة عند وجود المضادات الحيوية.

وثمة جانب سلبي آخر للمضادات الحيوية، وهو أنها قد تؤذي أحيانًا البكتيريا النافعة التي تحتاجها أجسامنا، مثل بكتيريا اللاكتوباسيلوس التي تساعدنا في هضم الطعام [2]. وعندما تموت البكتيريا النافعة، يصبح من السهل على البكتيريا الخطيرة أن تنمو وتنتشر بداخلنا. وكما أشرنا سابقًا، فإن البكتيريا الضارة إذا أصبحت مقاوِمة للمضادات الحيوية، ستكون محاربتها أصعب بكثير من السابق. لكن -ولحسن الحظ- يبذل العلماء جهدًا حثيثًا لإيجاد طرق جديدة لهزيمة البكتيريا الضارة والحفاظ على صحتنا.

ما الحلول التي نمتلكها للتصدي لهذه المشكلة؟

اكتشف العلماء طريقة جديدة ومذهلة لمكافحة البكتيريا تُسمى العلاج الكيميائي الضوئي المضاد للميكروبات. يمكن لهذه العلاج أن يسعفنا عندما تعجز المضادات الحيوية العادية عن أداء وظيفتها [2]. وتُجرى الأبحاث حول هذا العلاج المبتكر حاليًا في جميع أنحاء العالم، وبدأ اختباره بالفعل على البشر في بعض البلدان مثل الولايات المتحدة الأمريكية [3].

يعتمد هذا العلاج على استخدام الضوء لمحاربة الكائنات الدقيقة الضارة التي تهاجم أجسامنا. هل تعلم أن النباتات تستخدم ضوء الشمس لصنع غذائها عبر عملية التمثيل الضوئي ؟ حسنًا، يتبع هذا العلاج نهجًا مشابهًا. تمتلك النباتات جزيئًا طبيعيًا محبًا للضوء يُسمّى الكلوروفيل (الشكل 1)، ويساعد اللون الأخضر الزاهي للكلوروفيل النبات على امتصاص طاقة الضوء وتحويلها إلى غذاء. أما في هذا العلاج المبتكر، فبدلًا من استخدام الكلوروفيل مثلما تفعل النباتات، يصنع العلماء جزيئاتهم الخاصة المُحبة للضوء في المختبر على شكل أصباغ ملونة كالأخضر والأزرق والأرجواني. والسر في هذه الأصباغ هو قدرتها على امتصاص طاقة الضوء تمامًا كما يفعل الكلوروفيل، لكن بدلًا من صنع الغذاء، تقوم الأصباغ الملونة في العلاج بتحويل طاقة الضوء إلى ≫رصاصات≪ دقيقة تُعرف باسممركّبات الأكسجين التفاعلية ويمكنها إتلاف الكائنات الدقيقة الضارة.

كيف يعمل هذا العلاج المدهش ضد العدوى؟

يبدأ العلاج الكيميائي الضوئي المضاد للميكروبات عندما توضع الجزيئات المحبة للضوء في المكان الذي تنمو فيه الكائنات الدقيقة داخل الجسم. ويتم إيصال العلاج إلى مكانه الصحيح إما عن طريق حقن الأصباغ أو بوضعه مباشرةً على المنطقة المصابة باستخدام كريم أو هلام. في هذه المرحلة، لا تُلحق الجزيئات المحبة للضوء أي ضرر بالكائنات الدقيقة. بعد ذلك، يسلط العلماء اللون المناسب من الضوء على المنطقة التي وُضعت فيها تلك الجزيئات، فتمتلئ بطاقة الضوء وتبدأ بصنع رصاصات مركبات الأكسجين التفاعلية (الشكل 2). تستطيع هذه الرصاصات اختراق الكائنات الدقيقة وإلحاق الضرر بأجزائها المهمة وتدميرها، مثل غشاء الخلية والحمض النووي. وعندما يتضرر غشاء الخلية، تتسرب السوائل الموجودة داخل الكائنات الدقيقة إلى الخارج، ممَّا يؤدِّي إلى موتها. وعندما تموت الكائنات الدقيقة، فإنها تفقد القدرة على التسبب في المرض، ويبدأ الشخص في الشعور بالتحسن تدريجيًا [2].

وما دام الجزيء المحب للضوء يستقبل طاقة الضوء، فإن هذه العملية سوف تستمر حتى تموت جميع الكائنات الدقيقة القريبة منه تمامًا. على سبيل المثال، قد تحدث آلام الأسنان بسبب نمو البكتيريا حول السن وتسببها في حدوث عدوى مزعجة. فيمكن للأطباء حقن هذه الجزيئات المحبة للضوء في اللثة بالمنطقة المصابة، ثم تسليط الضوء عليها مباشرةً. بعد ذلك، تبدأ الجزيئات بصنع رصاصات مركّبات الأكسجين التفاعلية الدقيقة التي تهاجم الكائنات الدقيقة المسببة لعدوى الأسنان، فتموت الكائنات الدقيقة، وسرعان ما يختفي ألم الأسنان لدى المريض (الشكل 3)

أين يمكننا استخدام العلاج الكيميائي الضوئي المضاد للميكروبات في حياتنا الواقعية؟

لا يُعد العلاج الكيميائي الضوئي المضاد للميكروبات مجرد أداة عادية؛ بل هو محارب متعدد المهام يمكن للأطباء والعلماء الاستعانة به لمكافحة الأمراض التي تسببها الكائنات الدقيقة الضارة التي يصعب علاجها بالمضادات الحيوية. يمكنك أيضًا تخيله كمعالج يقاوم حب الشباب، والتهابات الجلد، والعدوى الفطرية مثل قلاع الفم، وحتى قدم الرياضي. لكن قدراته لا تتوقف عند هذا الحد؛ تأمّل الطفيليات تلك الكائنات التي تتغذّى وتنمو وتتكاثر في أعماق الكائنات الحيّة الأخرى، بينما تنهش صحّتها من الداخل، وتتسبب في أمراضٍ تودي بحياة الآلاف من البشر سنويًا. لكن -ولحسن الحظ- يُظهر العلاج الضوئي نتائج واعدة في مكافحة الأمراض الطفيلية مثل مرض شاغاس، والملاريا، وداء الليشمانيات، ومرض النوم (داء المثقبيات) [4].

ولكن ماذا عن الفيروسات؟ حتى يومنا هذا، لا يوجد علاج نهائي للعدوى الفيروسية،

بيد أن العلاج الكيميائي الضوئي المضاد للميكروبات قد يكون قادرًا على السيطرة على العدوى الفيروسية مثل الهربس، والإنفلونزا، وفيروس نقص المناعة البشرية. لا يعني هذا أنه يمكنه القضاء على العدوى الفيروسية تمامًا، لكنه يستطيع أن يضعف الفيروسات، مما يساعد جهاز المناعة على محاربتها. ومن المثير للاهتمام أن العلاج قد يكون فعالًا أيضًا ضد كوفيد-19، وكذلك عدوى الأسنان والعين والجهاز التنفسي والمعدة [5]. ولا تنسَ تلك البكتيريا العنيدة المقاومة للمضادات الحيوية [6]؛ فهذا العلاج مستعد لمواجهة تحدي مقاومة المضادات الحيوية وحمايتنا من الكائنات الدقيقة الخطيرة والمتطورة [7]. ولا تتوقف عجائب العلاج عند البشر فحسب، بل يمكن استخدامه أيضًا لمكافحة الأمراض التي تصيب الحيوانات، مثل الكلاب والخيول.

مزايا وقيود العلاج الكيميائي الضوئي المضاد للميكروبات

يتسم العلاج بالعديد من المزايا مقارنةً بالمضادات الحيوية المتاحة عادةً لعلاج العدوى البكتيرية. فعلى سبيل المثال، وخلافًا لبعض المضادات الحيوية التي تقتل البكتيريا النافعة والضارة معًا، يمكن للعلاج استهداف الميكروبات الضارة فقط؛ حيث يمكن توجيهه بدقة شديدة إلى المنطقة المصابة. وعلى عكس المضادات الحيوية التي قد تؤدي إلى نشوء المقاومة، فإن العلاج لا يجعل الكائنات الدقيقة أقوى بمرور الوقت، ولم تُسجّل أي مقاومة ضده حتى الآن. وتُعد الأصباغ المُستخدمة في العلاج آمنة نسبيًا على جسم الإنسان، سواء في وجود الضوء أو غيابه، مما يقلل من احتمالية تسبب العلاج نفسه في أي ضرر. كما يمكن إعادة استخدام هذه الأصباغ، مما يجعل هذه التكنولوجيا أقل تكلفة وصديقة للبيئة. على سبيل المثال، إذا كانت العدوى خارج الجسم، يمكن لصق الصبغة على أسطح أشياء غير ضارة أو وضعها في حاملات دقيقة تنقلها إلى المنطقة المصابة. أما إذا كانت العدوى داخل الجسم، فغالبًا ما تُصمم الأصباغ بحيث يمكن للجسم التخلص منها بطريقة طبيعية حتى لا تسبب مزيدًا من الضرر للمرضى. ولتحقيق ذلك، يستخدم الأطباء أنظمة توصيل معينة أو مواد يمكنها التحلل بأمان داخل الجسم.

لكن لكل بطل تحدياته الخاصة، والعلاج الكيميائي الضوئي المضاد للميكروبات ليس استثناءً من هذه القاعدة؛ فالعلاج أكثر فعالية في التعامل مع الكائنات الدقيقة الموجودة على سطح جسم الإنسان، لكنه قد لا يكون بنفس الفعالية ضد الكائنات الموجودة في أماكن عميقة جدًا داخل الجسم. وإلى جانب ذلك، قد تلازم الحساسية تجاه الضوء المرضى لفترة وجيزة بعد العلاج، حتى يُمنح الجسم الوقت الكافي للتخلص من تلك الأصباغ تمامًا. كما يمكن أن تكون الأدوات والأصباغ اللازمة لهذا العلاج مكلفة للغاية. وأخيرًا، وخلافًا للمضادات الحيوية التي يمكن تناولها بسهولة عبر حقنة أو دواء بالفم، يتطلب العلاج الضوئي من الأطباء اتباع خطوات متعددة، تشمل وضع الصبغة في المنطقة المصابة، ثم تسليط الضوء، ومتابعة تقدم العلاج.

وختامًا، يجمع العلاج الضوئي بين الضوء والأصباغ لشن حرب ضد الأمراض الناتجة من الكائنات الدقيقة الضارة. فتمتص الأصباغ طاقة الضوء وتحولها إلى ≫رصاصات≪ صغيرة من مركّبات الأكسجين التفاعلية التي تهاجم الكائنات الدقيقة وتدمرها. ومع ذلك، يجب على الأطباء والعلماء توخي الحذر والتفكير في كيفية تأثير العلاج على الإنسان والكائنات الحية الأخرى على المدى الطويل.

ولا يزال العلماء عاكفين على البحث لمعرفة المزيد عن آلية عمل العلاج الضوئي، ويجرون التجارب لضمان أنه آمن وفعّال للجميع.

مسرد للمصطلحات

الكائنات الحية الدقيقة (Microorganisms): ↑ هي كائنات حية دقيقة تعيش حولنا في كل مكان، ولا يمكننا رؤيتها دون أدوات خاصة مثل المجاهر.

المضادات الحيوية (Antibiotics): ↑ هي أدوية تحارب العدوى البكتيرية في البشر والحيوانات، وذلك إمّا بقتل البكتيريا أو بمنعها من النمو والتكاثر.

مقاومة المضادات الحيوية (Antibiotic Resistance): ↑ هي عملية تصبح فيها الكائنات الحية الدقيقة أقوى بمرور الوقت، وتتوقف عن الاستجابة للمضادات الحيوية.

العلاج الكيميائي الضوئي المضاد للميكروبات (Photodynamic Antimicrobial Chemotherapy): ↑ طريقة جديدة لمكافحة الأمراض باستخدام قوة الضوء والأصباغ والأكسجين.

الجزيء المُحب للضوء (Light-Loving Molecule): ↑ هو أي جزيء قادر على امتصاص طاقة الضوء وتحويلها إلى أي شكل آخر من أشكال الطاقة.

مركّبات الأكسجين التفاعلية (Reactive Oxygen Species): ↑ هي مواد صغيرة تُنتجها الجزيئات المحبة للضوء عند تعرضها له، وهي تستهدف الكائنات الحية الدقيقة وتقتلها.

الطفيليات (Parasites): ↑ هي كائنات تعيش وتتغذى وتكبر بداخل أجسام الكائنات الحية الأخرى، مسببةً لها الضرر.

إقرار تضارب المصالح

يعلن المؤلفون أن البحث قد أُجري في غياب أي علاقات تجارية أو مالية يمكن تفسيرها على أنها تضارب محتمل في المصالح.

شكر وتقدير

أُجري البحث في هذا المقال بدعم من معهد تكنولوجيا النانو واستدامة المياه (iNanoWS)، كلية العلوم والهندسة والتكنولوجيا، جامعة جنوب أفريقيا، حرم فلوريدا، جوهانسبرغ، جنوب أفريقيا.

إفصاح أدوات الذكاء الاصطناعي

تم إنشاء النص البديل (alt text) المرفق بالأشكال في هذه المقالة بواسطة "فرونتيرز" (Frontiers) وبدعم من الذكاء الاصطناعي، مع بذل جهود معقولة لضمان دقته، بما يشمل مراجعته من قبل المؤلفين حيثما كان ذلك ممكناً. في حال تحديدكم لأي خطأ، نرجو منكم التواصل معنا.