هل تعالج إصابات العظام البكتيرية بالإسمنت؟

كلّ عام، يموت 700 ألف شخص بسبب مقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية. ولعلاج إصابات العظام البكتيرية نجح باحثون من مستشفى بريغهام الأميركي أخيراً في تطوير نظام متخصص لتوصيل الدواء يقوم على تحديد المضاد الحيوي الفعّال ودمجه في إسمنت العظام. أظهر الابتكار الجديد نتائج واعدة عند استخدامه لمواجهة بكتيريا المكورات العنقودية في عيّنة من الجرذان، ومن المحتمل أنّ تُستخدم هذه المقاربة لعلاج إصابات العظام وإضعاف تطوّر مقاومة البكتيريا للمضادات.
نشر الباحثون نتائج دراستهم في دورية «نيتشر بيوميديكال إنجنيرينغ» في مقال بعنوان «إسمنت عظمي فعّال محمّل بمضادات حيوية لمحاربة المكوراتة العنقودية».
اعتبر الباحثون، أن «مضادّات الالتهابات الجديدة يجب أن تنشط لمواجهة البكتيريا المقاومة للعلاج، وتأخير نمو المقاومة البكتيرية لها، والعمل على الوصول إلى مواقع الإصابة المستهدفة»، وأضافوا، أنهم قدموا «وصفاً للتصميم عبر محاكاة للالتحام الجزيئي لمجموعة تضمّ 17 مضاداً حيوياً مرشّحاً لمحاربة إصابة العظام بأهداف بكتيرية من النّوع الجامح والمتحوّر».
وشرح هاي لين جانغ، المدير المساعد لمركز العلاجات المُهندسة في مستشفى بريغهام، والمباحث الرئيسي في مختبر تطوير التقنيات الحيوية والمواد الحيوية المتقدّمة، أنّ «إدارة الغذاء والدواء رخّصت أنواع الإسمنت العظمي المحمّلة بمضادات حيوية غير مطوّرة في الأصل لأنسجة العظام».
وأضاف «علاوة على أنّها ليست مخصّصة لأنسجة العظام، واجهت هذه المضادات الحيوية مقاومة بكتيرية. لذا؛ علينا أن نبتكر جيلاً جديداً من المضادات الحيوية المحسنة لتلبية هذه الحاجة الملحّة».
تعاون باحثو قسم الطب مع قسم جراحة العظام في مستشفى بريغهام لابتكار مزيج فعّال وموضعي من المضادات الحيوية والإسمنت العظمي. ولهندسة مضاد حيوي جديد موضعي ودقيق يصل إلى موقع الإصابة عبر قالب الإسمنت العظمي، استخدم الفريق إسمنتاً مصنوعاً من البولي ميثيل ميثاكريلات.
وضع فريق البحث لائحة قصيرة بالجزيئات الضرورية لتصميم المضاد الحيوي وتفحّصوا بكتيريا خاضعة للدواء وأخرى مضادّة له في نموذج نظري. بعدها، قارن الفريق إسمنت البولي ميثيل ميثاكريلات الذي يستخدم اليوم في العيادات مع إسمنت البولي ميثيل ميثاكريلات المحمّل بالمضادات الحيوية في تجربة شملت الوقاية المضادة للميكروبات ونموذجاً مصاباً ببكتيريا المكورات العنقودية.
حدّد الباحثون مضاداً حيوياً مزدوج النشاط اسمه VCD - 077 ودرسوا فاعليته في الخلايا والنماذج الحيوانية. نفّذ المضاد الحيوي المرصود حركية إطلاق الدواء دون التأثير على استقرار الإسمنت العظمي، وأظهر فاعلية عالية في محاربة مجموعة واسعة من البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية، وأبطأ تطوّر مقاومتها المستقبلية.
يشدّد الباحثون أنّهم يحتاجون إلى المزيد من الدراسات قبل الانتقال إلى التطبيقات السريرية، ولكنّهم أكّدوا أنّ تطبيق الهندسة الكومبيوترية الذي نفّذوه للعثور على الجزيئات وتحسين تصميم المضاد الحيوي كان ناجحاً.
وقال باحثون في مركز العلاجات المهندسة في مستشفى بريغهام، إنّ المستقبل يعتمد على مزج الذكاء الصناعي والاكتشافات الدوائية لتعزيز فاعلية وخفض كلفة عملية تطوير المضادات الحيوية الجديدة أكثر من أي وقت مضى، وأنّ تداخل الاختصاصات في المقاربة التي اعتمدوها والدقّة في تطوير الدواء ستساعد حتماً في التأسيس لنموذج جديد من الهندسة الطبية.