جينات المقاومة والانتقال الأفقي للجينات

العديد من سمات مقاومة المضادات الحيوية لا تُورث عموديًا فقط، بل تُحمل على قطع متنقلة من الحمض النووي (DNA) تنتقل بين البكتيريا، حتى عبر الأنواع. يسمح الانتقال الأفقي للجينات — عن طريق الاقتران (conjugation)، والتحول (transformation)، والتنبيغ (transduction) — بالإضافة إلى العناصر الوراثية المتنقلة مثل البلازميدات (plasmids)، والترانسبوزونات (transposons)، والإنتغرونات (integrons)، بانتشار جينات المقاومة بسرعة عبر التجمعات الميكروبية.

Definition

الانتقال الأفقي للجينات هو حركة المادة الوراثية بين البكتيريا بطرق أخرى غير الوراثة العمودية؛ وفي سياق المقاومة، يشير إلى انتشار جينات المقاومة المحمولة على عناصر وراثية متنقلة عبر الاقتران، أو التحول، أو التنبيغ.

Scope

يغطي هذا الموضوع جينات المقاومة التي تنتشر كحمولة متنقلة والمركبات والعمليات الوراثية التي تنقلها: البلازميدات، والترانسبوزونات، وتسلسلات الإدخال (insertion sequences)، والإنتغرونات والكاسيتات الجينية (gene cassettes)، والطرق الثلاث الكلاسيكية للانتقال الأفقي. إنه يكمل موضوع الأساس الجيني، الذي يتناول المقاومة الكروموسومية والطفرية. المعالجة هنا ميكروبيولوجية وجينية وليست سريرية.

Core questions

• كيف تنتقل جينات المقاومة بين البكتيريا من نفس النوع أو أنواع مختلفة؟
• ما الأدوار التي تلعبها البلازميدات، والترانسبوزونات، والإنتغرونات في التقاط ونشر المقاومة؟
• كيف تختلف طرق الاقتران، والتحول، والتنبيغ كمسارات انتقال؟
• لماذا تسرع الحركة انتشار المقاومة مقارنة بالطفرة وحدها؟

Key concepts

• الاقتران
• التحول
• التنبيغ
• البلازميدات
• الترانسبوزونات وتسلسلات الإدخال
• الإنتغرونات والكاسيتات الجينية
• العناصر الوراثية المتنقلة
• مناطق مقاومة الأدوية المتعددة

Mechanisms

تنتشر جينات المقاومة بثلاث طرق انتقال كلاسيكية. في الاقتران، ينتقل الحمض النووي (DNA) — غالبًا بلازميد ذاتي الانتقال — من بكتيريا مانحة إلى بكتيريا مستقبلة من خلال الاتصال المباشر بين الخلايا؛ وفي التحول، تمتص الخلية حمضًا نوويًا حرًا من بيئتها؛ وفي التنبيغ، يحمل عاثية بكتيرية (bacteriophage) حمضًا نوويًا بكتيريًا من مضيف إلى آخر. تقوم العناصر الوراثية المتنقلة بتعبئة وتركيز جينات المقاومة للانتقال: تعمل البلازميدات كمركبات تكرارية، وتنقل الترانسبوزونات وتسلسلات الإدخال الجينات داخل وبين المنسوخات (replicons)، وتلتقط الإنتغرونات الكاسيتات الجينية المتنقلة وترتبها تحت محفز مشترك. غالبًا ما تجمع هذه العناصر جينات مقاومة متعددة في مناطق مدمجة لمقاومة الأدوية المتعددة، بحيث يمكن لحدث انتقال واحد أن يمنح المقاومة لعدة فئات من الأدوية في وقت واحد (Partridge et al., 2018; Partridge, 2011).

Clinical relevance

يفسر الانتقال الأفقي سبب ظهور المقاومة فجأة في كائن حي كان حساسًا سابقًا، وسبب تشارك تفشي البكتيريا المقاومة للأدوية المتعددة في عناصر مقاومة متطابقة؛ هذه معرفة مرجعية لفهم انتشار المقاومة ومراقبتها. يصف المدخل بيولوجيا انتقال الجينات وليس أساسًا لوصفات العلاج أو مكافحة العدوى.

Epidemiology

تنتشر عناصر المقاومة المتنقلة على نطاق واسع عبر البكتيريا البيئية، والمتعايشة، والمسببة للأمراض، وتتكرر البلازميدات والكاسيتات المحمولة على الإنتغرونات المتطابقة أو وثيقة الصلة عبر القارات. تسمح هذه الحركة، التي تعمل على خزان قديم من جينات المقاومة، للعوامل المحددة بالانتشار بشكل أسرع بكثير مما تتوقعه الطفرة المستقلة (Davies & Davies, 2010; Partridge et al., 2018).

Evidence & guidelines

يتبع وصف العناصر المتنقلة وطرق الانتقال هنا مراجعات مستشهد بها على نطاق واسع في علم وراثة المقاومة (Partridge et al., 2018; Partridge, 2011; Munita & Arias, 2016). المدخل تعليمي ولا يقدم إرشادات سريرية أو لمكافحة العدوى.

History

تم التعرف على قابلية نقل المقاومة في منتصف القرن العشرين عندما لوحظ انتقال المقاومة بين البكتيريا المعوية على بلازميدات قابلة للانتقال، والتي كانت تسمى آنذاك عوامل R. في العقود اللاحقة، تم تحديد الترانسبوزونات، وتسلسلات الإدخال، والإنتغرونات كآلية معيارية تلتقط وتعيد ترتيب جينات المقاومة، مما أرسى الانتقال الأفقي كقوة مركزية في تطور مقاومة الأدوية المتعددة (Partridge, 2011; Davies & Davies, 2010).

Key figures

• Sally R. Partridge
• Julian Davies
• Cesar A. Arias

Seminal works

• partridge-2018
• partridge-2011
• davies-davies-2010

Frequently asked questions

ما هي الطرق الثلاث التي تنقل بها البكتيريا جينات المقاومة أفقيًا؟

الاقتران (الانتقال المباشر عبر الاتصال الخلوي، غالبًا بلازميد)، والتحول (امتصاص الحمض النووي الحر من البيئة)، والتنبيغ (الانتقال بواسطة عاثية بكتيرية).

لماذا تعتبر الإنتغرونات والبلازميدات مهمة للمقاومة؟

إنها تلتقط وتحمل جينات مقاومة متعددة معًا، بحيث يمكن لحدث انتقال واحد أن ينقل المقاومة إلى عدة فئات من المضادات الحيوية في وقت واحد، مما يسرع انتشار مقاومة الأدوية المتعددة.