يمكن للفيروسات البكتيرية أن تقلل الضرر الناتج عن التكسير الصخري، وهو ممارسة مثيرة للجدل بشكل مشهور

التقنية الحيوية للحد من تلوث الوقود الأحفوري

The rise of shale oil & gas production in the US has been a major change in the global energy landscape. It single-handedly reverted the decline in US production, as conventional oil & gas fields production started declining in the 1970s.

المصدر: EIA

إنتاج النفط الصخري يأتي أيضًا مع استهلاك هائل للمياه، حيث يُستخدم 1.3 مليار برميل من المياه لتحفيز آبار الإنتاج، بالإضافة إلى حجم مياه منتجة (PW) سنوي يبلغ 1.6 مليار برميل.

تُعد هذه المياه المنتجة (PW) النفاية البيئية الرئيسية لصناعة الصخر (متجاهلة انبعاثات الكربون والميثان). تحتوي على أيونات (أملاح) وكذلك مركبات عضوية متطايرة (VOCs)، هيدروكربونات، ومركبات عضوية أخرى، مما يخلق مزيجًا كيميائيًا معقدًا جدًا. هذا المزيج هو أيضًا بيئة مثالية لتكاثر البكتيريا.

حاليًا، يتم غالبًا معالجة المياه المنتجة وإعادة حقنها في آبار النفط للمساعدة في الحفاظ على الضغط في مكمن النفط الصخري. المشكلة هي أن تكاثر البكتيريا يمكن أن يسبب العديد من المشكلات، من تآكل الأنابيب بواسطة Pseudomonas aeruginosa التي تؤكسد الحديد إلى Bacillus megaterium decomposing hydrocarbons، وهو الهدف نفسه لاستخراج النفط الصخري.

لحل ذلك، يتم تعقيم المياه المنتجة باستخدام العديد من الطرق، بما في ذلك عوامل الأكسدة (الأوزون، البرمنغنات، وبيروكسيد الهيدروجين) أو الجلوتارالدهيد، الهيبوكلوريت، حمض البيراسيتك، وغيرها من المبيدات الحيوية؛ جميع هذه المركبات تتطلب طاقة مكلفة لإنتاجها ويمكن أن تكون ملوثة بحد ذاتها.

والأسوأ من ذلك، أن البكتيريا تتطور بسرعة لتتكيف معها، مما يتطلب تركيزات أعلى بشكل متزايد للحفاظ على الفعالية. هذا مشابه لظهور مقاومة المضادات الحيوية في المستشفيات.

يمكن الاستفادة من نوع جديد من القاتل للبكتيريا، وهو فئة من الفيروسات تُسمى الفيروسات البكتيرية (الباكتريوفاج)، لحل المشكلة.

(ناقشنا الفيروسات البكتيرية في سياق مقاومة المضادات الحيوية والعلاج في “إنشاء مضادات حيوية حية: BiomX مقابل Armata (PHGE ) ”)

الفيروسات البكتيرية ضد البكتيريا

الفيروسات البكتيرية هي فيروسات متخصصة في إصابة البكتيريا ولا تضر الكائنات الحية الأخرى. تتكاثر عن طريق حقن موادها الجينية في البكتيريا، مما يجبرها على إنتاج المزيد من الفيروسات البكتيرية.

تعمل من خلال نظام ‘القفل والمفتاح’، وتعتمد أساسًا على تفاعل الفاژ مع المستقبلات الموجودة على سطح الخلية البكتيرية. وهذا يعني أن معظم الفيروسات البكتيرية متخصصة للغاية، وغالبًا ما تستهدف نوعًا واحدًا فقط من البكتيريا.

وبما أن الفيروسات البكتيرية نفسها “حية”، يمكنها التطور المشترك مع البكتيريا والتكيف مع معظم المقاومة التي قد تظهر عند استخدام المواد الكيميائية أو المضادات الحيوية.

المصدر: Britannica

كما يُعرف أن الفيروسات البكتيرية تعمل حتى في بيئات معادية، مثل المياه المالحة، درجات الحرارة العالية، أو الحموضة الشديدة. لذا قد تكون خيارًا مثاليًا لقتل البكتيريا في مياه الإنتاج الصخري.

الفيروسات البكتيرية لتنظيف مياه الصرف

قام باحثون في جامعة تكساس وجامعة الوطنية بيدرو هنريكيز أورينا في جمهورية الدومينيكان بدراسة إمكانات الفيروسات البكتيرية ضد Pseudomonas aeruginosa وBacillus megaterium. تم اختيار هاتين البكتيريتين بسبب مساهمتهما في مشاكل معالجة مياه الصخر وتوافر الفيروسات البكتيرية التجارية المستهدفة لهما.

أظهر الباحثون أنه في وجود الفاژات، فشل P. aeruginosa في التكاثر في مياه الصرف. بالنسبة لـ B. megaterium، ثبت أن مزيجًا من نوعين من الفاژات يُدعى Slash و Palmer أكثر فعالية من علاج الفاژ الواحد في القضاء على البكتيريا.

التقدم المستقبلي مع الفيروسات البكتيرية

لكي يتم اعتماد هذا الحل على نطاق أوسع، يلزم إنتاج ضخم للفاژات وبروتوكول لإدماجها في معالجة مياه الصرف الصخري.

قيد آخر هو أن كل فاژ بكتيري متخصص جدًا في نوع بكتيري واحد، لذا سيتطلب استهداف بكتيريا أخرى بنك فاژات أكبر ومزيدًا من الفاژات التجارية المتاحة مقارنةً بما هو متوفر حاليًا.

على أي حال، يثبت ذلك إمكانية خيار بيولوجي في معالجة مياه الإنتاج الصخري، مما يقلل بشكل كبير الحاجة إلى المعالجة الكيميائية الملوثة والتي تتطلب طاقة عالية.

شركات الفيروسات البكتيرية

تعمل العديد من الشركات على تقنية الفاژات البكتيرية، لكن عددًا قليلًا فقط منها مدرجة في البورصات. تركز معظمها على التطبيقات العلاجية، حيث يُعد هذا السوق أكثر ربحية، رغم أنه يواجه تنظيمات أكثر صرامة.

المصدر: Pharmaceutical Technology

1.  BiomX

BiomX هي شركة فاژات بكتيرية تركز على علاج العدوى المقاومة للمضادات الحيوية المتعلقة بالتليف الكيسي وعدوى المكورات العنقودية الذهبية في التهاب العظام بالقدم السكري (DFO).

يوجد 17,000 مريض بالتليف الكيسي في الولايات المتحدة وأوروبا الغربية يعانون من عدوى PsA المزمنة، مما يخلق فرصة تجارية محتملة تبلغ 1.6 مليار دولار عالميًا.

يُعد DFO سبب الغالبية العظمى من 160K بتر للأطراف السفلية لدى مرضى السكري سنويًا في الولايات المتحدة، مما يخلق فرصة تجارية محتملة تبلغ 2 مليار دولار عالميًا.

المصدر: Biomx

في مارس 2024، اندمجت مع منافستها Adaptive Phage Therapeutics، مما منحها منتجين في المرحلة الثانية من التجارب السريرية، ومن المتوقع الحصول على النتائج في عام 2025.

المصدر: Biomx

كانت النتائج السريرية الأولية واعدة، بما في ذلك اختراق الأغشية الحيوية (المشكلة الرئيسية في فشل علاج DFO) وملف أمان جيد، بالإضافة إلى عدم تطور مقاومة من قبل البكتيريا.

تبحث BiomX أيضًا عن علاج للعدوى الجلدية (التهاب الجلد التأتبي)، ولا يزال البحث في مرحلة ما قبل السريرية.

2. PHAXIAM Therapeutics (PHXM.PA)

شركة Phaxiam الفرنسية هي نتيجة الاندماج في يونيو 2023 بين شركتي الفاژ المتخصصتين Pherecydes Pharma وErytech Pharma.

تركز مجموعة منتجات الشركة على البكتيريا التي تستهدفها أيضًا BiomX، وهي المكورات العنقودية الذهبية، وPseudomonas aeruginosa، بالإضافة إلى Escherichia coli.

من المتوقع إطلاق معظم التجارب السريرية في المرحلة الثانية في عام 2025.

المصدر: Phaxiam

يبدو أن خط أنابيب البحث والتطوير للشركة واعد، لكن الانخفاض في سعر السهم خلال السنوات القليلة الماضية يشير إلى قلق المستثمرين بشأن استقرارها المالي. في أبريل 2024، أعلنت أن لديها سيولة نقدية تكفي فقط حتى سبتمبر 2024، وتقوم “مراجعة الخيارات لتمديد سيولة النقدية أكثر”.