علم الأمراض الجزيئي الميكروبي
علم الأمراض الجزيئي الميكروبي هو تطبيق الأساليب المختبرية القائمة على الحمض النووي والبروتين للكشف عن العوامل المعدية وتحديدها وتوصيفها وتتبعها — البكتيريا والفيروسات والفطريات والطفيليات — والمحددات الجينية التي تحكم ضراوتها ومقاومتها. يقع هذا العلم عند تقاطع علم الأحياء الدقيقة السريري والتشخيص الجزيئي، ويكمل المزارع الميكروبية والمجهرية بمعلومات على مستوى التسلسل.
Definition
علم الأمراض الجزيئي الميكروبي هو فرع من فروع الطب المخبري الذي يستخدم التقنيات الجزيئية — تضخيم الحمض النووي، والتسلسل، والتهجين، والتنميط القائم على مطياف الكتلة — لتحديد مسببات الأمراض، وتوصيف جينوماتها، واستنتاج المعلومات الوبائية ومعلومات المقاومة.
Scope
يوجه هذا المجال القارئ إلى المناهج الجزيئية المستخدمة في علم الأحياء الدقيقة التشخيصي: تضخيم وتسلسل الجينات الواسمة المحفوظة لتحديد الكائنات الحية، والتنميط الجيني والتحليل الفيلوجيني لتتبع تفشي الأمراض وتطورها، والكشف عن جينات المقاومة، والتشخيص الجزيئي للأمراض الفطرية والطفيلية، واستراتيجيات الميتاجينوميك والجينوم الكامل المستقلة عن المزرعة. ويؤطر هذه الموضوعات كمواضيع مختبرية ومرجعية بدلاً من كونها تعليمات لإدارة الحالات السريرية.
Sub-topics
Core questions
- ما هو الكائن الحي الموجود، وإلى أي نوع أو سلالة يمكن حله بواسطة الواسمات الجزيئية؟
- كيف ترتبط العزلات ذات الصلة في الانتقال، وماذا يكشف علم الوراثة العرقي عن تطورها؟
- ما هي محددات المقاومة والضراوة المشفرة، وما مدى قابليتها للحركة؟
- متى يجب تفضيل الطرق المستقلة عن المزرعة (الميتاجينوميك أو الجينوم الكامل) على الفحوصات المستهدفة؟
Key concepts
- جينات الواسمات المحفوظة (16S rRNA, ITS) كأهداف للتعريف
- اختبار تضخيم الحمض النووي (PCR ومتغيراته)
- التنميط الجيني والتنميط الجزيئي للسلالات
- الاستدلال الفيلوجيني وعلم الأوبئة الجزيئي
- الكشف عن المقاومة الجينية
- التشخيصات المستقلة عن المزرعة
- تسلسل الجينوم الكامل والميتاجينوميك
Mechanisms
تستغل أساليب علم الأحياء الدقيقة الجزيئي الاختلافات في التسلسل بين الكائنات الحية. يمكن تضخيم وتسلسل الجينات الواسمة المحفوظة ولكن المتغيرة — جين 16S rRNA البكتيري ومنطقة المباعد الداخلي المنسوخ (ITS) الفطرية — لتصنيف العزلة (Patel, 2001). يستخدم التمييز على مستوى السلالة التنميط القائم على النطاقات أو التسلسل للحكم على ما إذا كانت العزلات مرتبطة (Tenover, 1995). تسمح مقارنة التسلسلات عبر العينات بإعادة البناء الفيلوجيني لكيفية تطور مسببات الأمراض وانتشارها (Pybus & Rambaut, 2009). يقوم تسلسل الميتاجينوميك المستقل عن المزرعة بقراءة الأحماض النووية مباشرة من المواد السريرية، ويكشف من حيث المبدأ عن أي كائن حي موجود دون معرفة مسبقة بما يجب البحث عنه (Miller & Chiu, 2020).
Clinical relevance
تصف الأساليب الجزيئية كيف تحدد المختبرات الحديثة مسببات الأمراض، وتكشف عن محددات المقاومة، وتعيد بناء انتقال العدوى، وهو ما يدعم التقارير التشخيصية، ومراقبة الوقاية من العدوى، وإدارة مضادات الميكروبات على مستوى النظام. يشرح هذا المدخل كيفية توليد هذه الأدلة وليس دليلاً لتشخيص أو علاج أي مريض فردي.
Evidence & guidelines
تعتمد الأساليب الملخصة هنا على الأدبيات التشخيصية والمنهجية في علم الأحياء الدقيقة السريري، بما في ذلك المعايير الموحدة لتفسير أنماط تنميط السلالات (Tenover, 1995) والمراجعات التي تقيم الدور السريري لتسلسل الميتاجينوميك (Miller & Chiu, 2020). يتم تحديد أداء الفحص ومعايير الإبلاغ المحددة من قبل الهيئات المهنية والتنظيمية ولا يتم استنساخها هنا.
History
نما علم الأحياء الدقيقة الجزيئي من انتشار تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) وتسلسل الحمض النووي في أواخر القرن العشرين، مما جعل تحديد الجينات المحفوظة (Patel, 2001) والتنميط الجزيئي للسلالات القابل للتكرار (Tenover, 1995) روتينًا. ثم أدى نضوج التسلسل عالي الإنتاجية إلى توسيع المجال ليشمل مناهج الجينوم الكامل والميتاجينوميك التي تقرأ جينومات مسببات الأمراض مباشرة من العينات السريرية (Miller & Chiu, 2020).
Related topics
Seminal works
- patel-2001
- tenover-1995
- pybus-2009
Frequently asked questions
- كيف يختلف علم الأمراض الجزيئي الميكروبي عن علم الأحياء الدقيقة السريري التقليدي؟
- يعتمد علم الأحياء الدقيقة التقليدي على المزرعة والمجهر والاختبارات النمطية، بينما يضيف علم الأمراض الجزيئي طرقًا قائمة على الحمض النووي والتسلسل يمكنها تحديد وتوصيف الكائنات الحية، بما في ذلك تلك التي تنمو بشكل ضعيف أو لا تنمو على الإطلاق في المزرعة.
- هل تحل الطرق الجزيئية محل المزرعة؟
- ليس كليًا؛ غالبًا ما تكون الطرق الجزيئية والقائمة على المزرعة متكاملة. تظل المزرعة مهمة لاختبار الحساسية النمطية واستعادة العزلات، بينما تضيف الطرق الجزيئية السرعة، والتحديد على مستوى التسلسل، والكشف عن محددات المقاومة.