"العفن" الذي غيّر العالم.. سلسلة جينوم فطر البنسلين الأصلي لأول مرة

أجرى باحثون عملية سلسلة جينوم عفن البنسلين، الذي نما عبر تجارب الطبيب وعالم الأحياء الدقيقة ألكسندر فليمنغ في لندن عام 1928، لأول مرة. واستخدم باحثون من المملكة المتحدة عينات مجمدة من سلالة فطر فليمنغ الأصلية، وقارنوها بنظيراتها الحديثة المستخدمة صناعيا. واحتُفظ بعينة سلالة فليمنغ التي نماها "على الجليد" في مجموعات الزراعة، في مركز الزراعة والعلوم البيولوجية الدولية، أوكسفوردشاير. ووجدوا أن سلالة المملكة المتحدة البرية تستخدم طريقة مختلفة قليلا لإنتاج البنسلين، عن السلالات الحالية المستخدمة في تصنيع المضاد الحيوي في الولايات المتحدة. ويمكن أن تشير النتائج إلى طرق جديدة لتحسين إنتاج الدواء على نطاق واسع، والذي يستخدم لعلاج مجموعة متنوعة من الالتهابات المشتقة من البكتيريا.

واكتشف فليمنغ أول مضاد حيوي معروف، عندما بدأ عفن من جنس البنسلين في النمو بطريق الخطأ في طبق بتري في مختبره بكلية الطب بمستشفى سانت ماري، والتي أصبحت اليوم جزءا من إمبريال كوليدج لندن. ولاحظ أنه في الطبق - الذي ترك مكشوفا بالقرب من نافذة مفتوحة، حيث أصبح ملوثا بالعفن - ماتت بكتيريا Staphylococcus التي تركها خلال إجازة إلى سوفولك، ونمت الفطريات. وفي المقابل، كانت مستعمرات المكورات العنقودية التي تنمو بعيدا عن العفن، كما هي. وحصل فليمنغ على جائزة نوبل عام 1945 في علم وظائف الأعضاء أو الطب، لعمله على البنسلين والمضادات الحيوية، جنبا إلى جنب مع زملائه إرنست تشين وهوارد فلوري.

وعلى الرغم من أن سلالة فليمنغ من العفن يُشار إليها على أنها "المصدر الأصلي" للبنسلين، إلا أن إنتاج المضاد الحيوي في الولايات المتحدة تحول سريعا إلى استخدام نوع مختلف. وفي دراستهم، قام الباحثون بتنمية العفن من عينة أصلية من فطر فليمنغ، الذي جُمّد في مجموعات الزراعة التابعة لمركز الزراعة والعلوم الحيوية الدولي. وقال معد الورقة وعالم الأحياء التطوري، تيموثي باراكلاو، من إمبريال كوليدج لندن وجامعة أكسفورد: "شرعنا في الأصل باستخدام فطر الكسندر فليمنغ في بعض التجارب المختلفة. لكننا أدركنا، لدهشتنا، أنه لم يقم أحد بسلسلة جينوم هذا البنسيليوم الأصلي، على الرغم من أهميته التاريخية".

وركز البروفيسور باراكلاو وزملاؤه بشكل خاص على نوعين من الجينات - تلك التي تشفر الإنزيمات التي يستخدمها الفطر لإنتاج البنسلين، وتلك التي تنظم هذه الإنزيمات، على سبيل المثال من خلال التحكم في تصنيعها. ووجد الفريق أن كلا من سلالة فليمنغ في المملكة المتحدة وتلك المستخدمة صناعيا في الولايات المتحدة، لها نفس رمز الجين التنظيمي - ولكن المتغيرات الأخيرة من الفطريات تحتوي على نسخ أكثر من الجينات التنظيمية، ما يسمح لها بإنتاج المزيد من الدواء. وعلاوة على ذلك، اكتشف الباحثون أن الجينات التي ترمز للإنزيمات المنتجة للبنسلين كانت مختلفة بين السلالات المعزولة في المملكة المتحدة والولايات المتحدة.وقالوا إن هذا يكشف أن البنسيليوم البري تطور بشكل مختلف بين البلدين، ما أدى إلى نسخ مختلفة قليلا من الإنزيمات. ونظرا لأن العفن مثل البنسيليوم، ينتج مضادات حيوية لمساعدته على محاربة الميكروبات، فمن المحتمل أن تختلف سلالات المملكة المتحدة والولايات المتحدة لأنهما تكيفتا لمكافحة البكتيريا المحلية التي تواجهها كل سلالة بشكل أفضل. ونُشرت النتائج الكاملة للدراسة في مجلة Scientific Reports.