استخدام اللافقاريات جاليريا ميلونيلا كنموذج للعدوى لدراسة مجمع السل الميكوباكتيريوم

السل هو تهديد كبير للصحة العامة في العالم مع 9 ملايين حالة جديدة سنويا و 1.5 مليون حالة وفاة¹. وبالإضافة إلى ذلك، ويقدر أن ربع سكان العالم مصابون بالعامل المسبب للمرض، وهو مرض السل الميكوباكتيريوم (Mtb). ومن بين المصابين، سيصاب 5-10% بمرض السل النشط على مدى حياتهم. وعلاوة على ذلك، فإن ظهور وانتشار مقاومة للأدوية المتعددة ومقاومة للأدوية على نطاق واسع يشكل تهديدا خطيرا لمكافحة الأمراض، حيث أبلغ 123 بلدا عن حالة واحدة على الأقل من حالات الـ XDR¹. ويتطلب علاج السل تناول ما لا يقل عن أربعة عقاقير مضادة للبكتيريا، توصف منها الإيزونيازيد والريفامبيتسين لمدة لا تقل عن ستة أشهر؛ غالباً ما يرتبط العلاج مع الآثار الجانبية المعقدة والسموم. الحماية من اللقاح الوحيد المرخص ضد السل، الميكوباكتريوم بوفيس عصية كالميت-غيرين (BCG)، هو المتغير². إن الفهم غير الكامل لمسببات الإمراض التي تسببها السل يعوق بشكل كبير وضع استراتيجيات علاجية وتطعيمجديدة.

على مدى عقود كانت نماذج العدوى الحيوانية حيوية لأبحاث السل لفهم مسببات الأمراض الأساسية واستجابة المضيف للعدوى، وتقييم العوامل الجديدة المضادة للبكتيريا، والعلاجات المناعية والمرشحات لقاح جديد^{3، 4}. ومع ذلك، فإن البحوث التي تستخدم نماذج العدوى الحيوانية من السل من الصعب جدا ً ً ً، حيث أن الإمراض وتطور عدوى السل معقدة، ولا يوجد نموذج واحد للأنواع الحيوانية يحاكي الطيف الكامل والسمات الهامة للمرض^{5 6}. وعلاوة على ذلك، فإن التجارب على الحيوانات مكلفة، وتستغرق وقتا طويلا للقيام بها وتتطلب تبريرا أخلاقيا كاملا. ومع ذلك، تم وصف نماذج العدوى الحيوانية للسل في الرئيسيات غير البشرية (مثل المكاك)، وخنازير غينيا، والأرانب، والماشية، والخنازير، والفئران وأسماك الحمار الوحشي، مع وجود حدود كل منها^3،4. نموذج المورين هو النموذج الأكثر استخداما بسبب التكلفة، وتوافر خطوط أصيلة، وإمكانية تكرار العدوى ووفرة الكواشف المناعية. ومع ذلك، فإنها لا تشكل عادة الأورام الحبيبية المرتبطة بمناطق نقص الأكسجة التي هي سمة من سمات عدوى السل الكامنة (LTBI)⁶. والخنازير الغينية شديدة التأثر بعدوى الفيتامين المتري، مع الإصابة بأمراض الأمراض وتشكيل الورم الحبيبي المبكر على غرار تلك الموجودة لدى البشر، وتستخدم على نطاق واسع في اختبار اللقاحات؛ بعد عدم وجود الكواشف المناعية يعوق استخدامها كنموذج العدوى⁷. أسماك حمار وحشي مناسبة للفحص على نطاق واسع في الدراسات قبل السريرية في مرحلة مبكرة بسبب صغر حجمها، والتكاثر السريع والأدوات الوراثية المتقدمة، ولكنها مختلفة تشريحيا وفسولوجيا للبشر وغير عرضة فقط ل الميكوباكتيريوم المانوم العدوى³. النماذج الحيوانية تشبه عن كثب عدوى Mtb البشرية هي الرئيسيات غير البشرية (على سبيل المثال، المكاك)، لكنها مكلفة ولها اعتبارات أخلاقية وعملية كبيرة التي تحد إلى حد كبير من استخدامها⁸.

اليرقة الحشرات من العثة الشمع أكبر أو عثة العسل، غاليريا ميلونيلا ، أصبحت شعبية متزايدة كنموذج للعدوى لمجموعة متنوعة من مسببات الأمراض البكتيرية والفطرية⁹، وكشاشة لمرشحين المخدرات المضادة للميكروبات رواية ¹⁰. ج. ميلونيلا هو نموذج لافقاري ناجح بسبب جهازه المناعي الفطري المتطور (المؤلف من دفاعات خلوية وفكاهية) الذي يتقاسم درجة عالية من التشابه الهيكلي والوظيفي مع نسبة الفقاريات¹¹ . وهذا يشمل آليات المناعة مثل البلوسيات من مسببات الأمراض من قبل الخلايا الهيموسيد (وظيفيا مماثلة لبلبلة الثدييات والعدلات)^12،13، وإنتاج وتداول الببتيدات المضادة للميكروبات (AMPs) و البروتينات الشبيهة بالتكامل داخل الهيمولم (مشابهة لدم الثدييات) من G. ميلونيلا¹¹. مزاياأخرى 9،^14،15 من اليرقات G. ميلونيلا كنموذج تشمل 1) حجمها الكبير (20-30 ملم) الذي يسمح لسهولة التلاعب والعدوى، فضلا عن جمع الأنسجة و الهيمولم للتحاليل، 2) صيانة سهلة في 37 درجة مئوية، متوافقة لدراسة مسببات الأمراض البشرية، 3) عدوى دقيقة عن طريق الحقن دون الحاجة إلى التخدير، 4) فعالية من العوامل المضادة للميكروبات يمكن تقييماستخدام أقل المخدرات للتقييم، 5) عدم وجود القيود الأخلاقية مقارنة باستخدام الثدييات، 6) يمكن استخدام أحجام المجموعات الكبيرة مقارنة بالنماذج الحيوانية التي تسمح بقدر أكبر من الاستنساخ، و 7) يلزم أوقات أقصر لتجارب العدوى.

في دراسة حديثة، أظهرنا أن G. ميلونيلا يمكن استخدامها كنموذج عدوى جديدة لدراسة مسببات الأمراض من قبل الإضاءة الحيوية M. بوفيس BCG لوكس، وهي نسخة معدلة وراثيا من سلالة اللقاح وعضو 16 ةيلابةةيلاف ةيلاب ةيلاب ةيلاب ةيلاب ةيلاب ةيلاب ةيلا في حين تم سابقا استخدام G. ميلونيلا كنموذج للعدوى للبكتيريا الفطرية غير السلية (NTM), أساسا M. المارينيوم وخراج الميكوباكتيريوم^17,18, تقتصر الدراسات باستخدام MTBC إلى أن من لي وآخرون¹⁶. سلالات ميكونجتيرية غير مسببة للأمراض، والتي يمكن استخدامها عند مستوى الاحتواء (CL) 2 كبديل لMtb، توفر مزايا السلامة والتطبيق العملي على البكتيريا الفطرية المسببة للأمراض. بعد العدوى مع BCG لوكس، تبدأ اليرقات في تطوير هياكل تشبه الورم الحبيبي المبكر ، والتي يمكن أن توفر نظرة ثاقبة قيمة في دور المناعة الفطرية في إنشاء عدوى السل¹⁶. وبالإضافة إلى ذلك، فإن هذا النموذج البسيط من العدوى اللافقارية ينطوي على إمكانية توفير تقييم سريع ومنخفض التكلفة وموثوق به لمسببات مرض السل يتضمن تحديًا خاضعًا للرقابة وتكرارًا متعددًا لإمكانية التكاثر. وعلاوة على ذلك، فإن النموذج ينطوي على إمكانية استخدامه لفحص المرشحين الرواية للأدوية واللقاحات المضادة للسل في مرحلة مبكرة من التطوير، مما يقلل من العدد الإجمالي للحيواناتهم في التجارب. كما أن القدرة على قياس التغيرات في هيكل المضيف والممرض، والنسخ، والبروتيتومي لتحديد أهداف المخدرات وتقييم آليات عمل العقاقير الجديدة واللقاحات العلاجية، هي أيضاً مفيدة.

هنا نحن نوصف البروتوكولات التجريبية لإعداد الإنارة الحيوية M. بوفيس BCG لوكس inoculum وG. ميلونيلا اليرقات للعدوى الفطرية، فضلا عن تحديد كل من اليرقات وmycobacterial البقاء على قيد الحياة استجابة للعدوى.