مقاومت جهانی آنتی‌بیوتیکی (AMR) یکی از بحران‌های مهم سلامت عمومی است که به‌ویژه در کشورهای کم‌درآمد به دلیل عواملی مانند مصرف بی‌رویه آنتی‌بیوتیک در انسان و دام، ضعف نظارت دارویی و نقص زیرساخت‌های بهداشتی شدت می‌یابد. مقاومت آنتی‌بیوتیکی می‌تواند از طریق گسترش مستقیم باکتری‌های مقاوم یا انتقال افقی ژن‌های مقاومت بین باکتری‌های پاتوژن و غیرپاتوژن افزایش یابد. بنابراین، شناسایی دقیق مسیرهای انتقال این مقاومت‌ها برای طراحی راهکارهای پیشگیرانه و کنترل موثر AMR ضروری است.

در این مطالعه، روش نوین و پیشرفته‌ای به نام Context-Seq معرفی شده است که با استفاده از برش هدفمند DNA توسط آنزیم Cas9 و توالی‌یابی نانوپور با خوانش‌های بلند، امکان غنی‌سازی و شناسایی دقیق ژن‌های مقاومت و زمینه ژنومی اطراف آن‌ها را فراهم می‌کند. این روش بر دو ژن کلیدی مقاومت آنتی‌بیوتیکی، blaTEM و  blaCTX-M، تمرکز دارد و در نمونه‌های مدفوع انسان، طیور و سگ از خانوارهای شهری نایروبی در کنیا اجرا شده است.

در این روش ، سیستم CRISPR-Cas9 علاوه بر کاربرد ویرایشی، به عنوان ابزاری دقیق برای برش انتخابی DNA به کار می‌رود (gRNA) .به گونه‌ای طراحی می‌شود که توالی‌های خاص ژن‌های مقاومت هدف را شناسایی و Cas9 را به محل دقیق برش هدایت کند. برش ایجادشده در DNA انتهای مشخصی دارد که فقط این نواحی قابلیت اتصال به آداپتورهای توالی‌یابی نانوپور را دارند. این فرآیند باعث می‌شود تنها توالی‌های حاوی ژن هدف و زمینه ژنومی آن‌ها وارد فرآیند توالی‌یابی شوند که به غنی‌سازی ژن هدف و کاهش داده‌های غیرمرتبط در مقایسه با روش‌های متاژنومیک سنتی منجر می‌شود.

این رویکرد امکان بررسی دقیق هم‌مجاورتی ژن‌های مقاومت با عناصر متحرک ژنتیکی، پلاسمیدها و سایر ژن‌های مقاوم را فراهم می‌آورد و به عنوان ابزاری کارآمد برای ردیابی مسیرهای انتقال مقاومت عمل می‌کند. یافته‌ها نشان داد که ۲۳ خوشه ژنی حاوی حداقل یکی از دو ژن هدف شناسایی شدند، که از این تعداد، ۱۱ خوشه بین انسان و حیوان و ۱۳ خوشه میان خانوارهای مختلف مشترک بودند. بیشتر این ژن‌ها بر روی پلاسمیدها یا کروموزوم‌های باکتری‌های مهمی مانند  Escherichia coli، Klebsiella pneumoniae و Haemophilus influenzae قرار داشتند. همچنین، ژن‌های مقاومت به فلزات، مواد ضدعفونی‌کننده و عناصر متحرک ژنتیکی مانند tnpA، repC  و mob نیز کشف شدند.

این روش توانست ژن‌های مقاومتی را شناسایی کند که در کشت قابل مشاهده نبودند، که نشان‌دهنده قابلیت این روش در تشخیص مقاومت در گونه‌های غیرقابل‌کشت یا کم‌فراوان است. این روش همچنین دقت بالاتری در تعیین زمینه ژنومی و تفکیک پلاسمید از کروموزوم دارد. نتایج این تحقیق اهمیت رویکرد سلامت واحد را در پایش و مدیریت مقاومت آنتی‌بیوتیکی تأکید می‌کند و توسعه فناوری Context-Seq برای نمونه‌های محیطی مانند آب و خاک می‌تواند دید جامع‌تری از چرخه انتقال ژن‌های مقاومت میان انسان، حیوان و محیط زیست فراهم کرده و به کنترل بهتر این تهدید جهانی کمک کند.

مرجع

https://doi.org/10.1038/s41467-025-60491-0

شرح تصویر: ۲۳ خوشه ژنی حاوی blaTEM یا blaCTX-M با بیش از ۸۰٪ شباهت بین نمونه‌ها و خانواده‌ها مشترک بودند و حاوی ژن‌های مقاومت و عناصر ژنتیکی متحرک مشخص شدند.