تحسين إنتاج البيوسيانين، وهو مستقلب مؤكسد-مختزل، من بكتيريا الزائفة الزنجارية وتقييم فعاليته السامة للخلايا ضد سلالات الخلايا MDA-MB231 و MCF-7

المؤلفون

  • م.د.انفال عز الدين مطر الخطيب جامعة واسط / كلية التربية الاساسية /قسم العلوم .

DOI:

https://doi.org/10.31185/bsj.Vol21.Iss37.1553

الكلمات المفتاحية:

Pseudomonas aeruginosa، منهجية الاستجابة السطحية، السمية الخلوية، النشاط المضاد للسرطان، MDA-MB231، MCF-7

الملخص

     تفرز بكتيريا Pseudomonas aeruginosa صبغة فينازين زرقاء-خضراء تُعرف باسم البيوسيانين (Pyocyanin)، والتي أصبحت منتجًا طبيعيًا واعدًا لما لها من تأثيرات قوية مضادة للميكروبات ومضادة للسرطان. يركّز هذا البحث على تحسين ظروف إنتاج البيوسيانين من بكتيريا P. aeruginosa ودراسة تأثيره السام على الخلايا السرطانية ضد خطّي خلايا سرطان الثدي البشري MDA-MB231 و MCF-7. ومن خلال تحسين دقيق للعوامل الغذائية والبيئية مثل مصدر الكربون، مصدر النيتروجين، الرقم الهيدروجيني (pH)، درجة الحرارة، ومدة الحضانة، تم الحصول على أعلى كمية من البيوسيانين. وقد استُخدمت التصاميم الإحصائية للتجارب، بما في ذلك منهجية سطح الاستجابة (Response Surface Methodology)، لتحديد العوامل الأكثر تأثيرًا في إنتاج الصبغة.

     بعد ذلك، تم تنقية البيوسيانين وتجفيفه بالتجميد (Lyophilization)، ثم تقييم نشاطه المضاد للسرطان باستخدام اختبار MTT والفحص المظهري للخلايا. وأظهرت النتائج أن ظروف الإنتاج المحسّنة أدت إلى إنتاج كمية عالية من البيوسيانين مقارنةً بالأوساط الغذائية الأساسية، وكانت هذه الكمية كافية لاستخدامها كعامل علاجي محتمل. أُجريت اختبارات السمية الخلوية، ولوحظ تثبيط معتمد على الجرعة لتكاثر الخلايا السرطانية في سرطان الثدي، حيث أظهر كلّ من خطّي الخلايا MDA-MB231 و MCF-7 حساسية تجاه البيوسيانين. كما تم حساب قيمة IC₅₀، ودراسة مسارات موت الخلايا مثل الاستماتة (Apoptosis) والنخر (Necrosis) باستخدام الفحص المجهري وقياس التدفق الخلوي (Flow Cytometry). توفّر هذه الدراسة معلومات علمية مهمة حول الإنتاج واسع النطاق للبيوسيانين، وتؤكد إمكانية استخدامه كعامل طبيعي مضاد للسرطان، مما يستدعي إجراء المزيد من الأبحاث السريرية المستقبلية.

المراجع

1. Abdelaziz et al., "A purified and lyophilized Pseudomonas aeruginosa-derived pyocyanin induces promising apoptotic and necrotic activities against MCF-7 human breast adenocarcinoma," Microb. Cell Fact., vol. 21, no. 1, Dec. 2022, https://doi.org/10.1186/s12934-022-01988-x.

2. M. A. Kamer et al., "Optimization of nutritional and environmental conditions for pyocyanin production by urine isolates of Pseudomonas aeruginosa," Saudi J. Biol. Sci., vol. 28, no. 2, Feb. 2021, https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2020.11.031.

3. M. El-Sayed et al., "Optimized Production of a Redox Metabolite (pyocyanin) by Pseudomonas aeruginosa NEJ01R Using a Maize By-Product," Microorganisms, vol. 8, no. 10, Oct. 2020, https://doi.org/10.3390/microorganisms8101559.

4. S. S. Elkenawy et al., "Optimization of pyocyanin production from Pseudomonas aeruginosa JY21 using statistical experimental designs," J. Appl. Pharm. Sci., vol. 5, no. 10, Oct. 2015, https://www.researchgate.net/publication/282359483.

5. N. K. Sharma et al., "Characterization, application and statistical optimization approach for enhanced production of pyocyanin pigment by Pseudomonas aeruginosa DN9," J. Appl. Microbiol. Biotechnol., vol. 5, no. 2, 2021, https://doi.org/10.1007/s43393-021-00033-z.

6. N. K. Sharma et al., "Enhancing Pyocyanin Production by Pseudomonas aeruginosa RS11 using Response Surface Methodology," J. Pure Appl. Microbiol., vol. 17, no. 3, Sep. 2023, https://microbiologyjournal.org/enhancing-pyocyanin-production-by-pseudomonas-aeruginosa-rs11-using-response-surface-methodology.

7. M. A. Marahiel et al., "Functional Analysis of Genes for Biosynthesis of Pyocyanin and Phenazine-1-Carboxamide from Pseudomonas aeruginosa PAO1," J. Bacteriol., vol. 183, no. 21, Nov. 2001, https://doi.org/10.1128/jb.183.21.6454-6465.2001.

8. El-Helow et al., "Biosynthesis of pyocyanin pigment by Pseudomonas aeruginosa," Egypt. J. Basic Appl. Sci., vol. 1, no. 1, 2014, https://doi.org/10.1016/j.jrras.2014.10.007.

9. S. Jayaseelan et al., "Pyocyanin: production, applications, challenges and new insights," World J. Microbiol. Biotechnol., vol. 30, no. 4, Apr. 2014, https://doi.org/10.1007/s11274-013-1552-5.

10. L. A. Al-Madboly et al., "Cytotoxic effect of pyocyanin on human pancreatic cancer cell line (Panc-1)," J. Appl. Microbiol., vol. 125, no. 3, Sep. 2018, https://doi.org/10.22038/IJBMS.2018.27865.6799.

11. S. Jayaseelan et al., "Multi-walled carbon nanotubes as reusable boosters of pyocyanin production," Appl. Microbiol. Biotechnol., vol. 109, 2025, https://doi.org/10.1007/s00253-025-13543-w.

12. Abdelaziz et al., "A biomedical perspective of pyocyanin from Pseudomonas aeruginosa: its applications and challenges," World J. Microbiol. Biotechnol., vol. 40, no. 5, 2024, https://doi.org/10.1007/s11274-024-03889-0.

13. D. V. Mavrodi et al., "Quorum-sensing regulation of phenazine production heightens Pseudomonas aeruginosa resistance to ciprofloxacin," Antimicrob. Agents Chemother., vol. 68, no. 5, 2024, https://doi.org/10.1128/aac.00118-24.

14. S. Zhou et al., "Pyocyanin biosynthesis protects Pseudomonas aeruginosa from nonthermal plasma inactivation," Microb. Biotechnol., vol. 15, no. 6, 2022, https://doi.org/10.1111/1751-7915.14032.

15. Y. Chen et al., "Dual-function regulator MexL as a target to control phenazines production and pathogenesis of Pseudomonas aeruginosa," Nat. Commun., vol. 16, 2025, https://doi.org/10.1038/s41467-025-57294-8.

16. H. M. Hassan et al., "Phenazine virulence factor binding to extracellular DNA is important for Pseudomonas aeruginosa biofilm formation," Sci. Rep., vol. 5, 2015, https://doi.org/10.1038/srep08398.

17. N. Das et al., "Halogenated Dihydropyrrol-2-One Molecules Inhibit Pyocyanin Biosynthesis by Blocking the Pseudomonas Quinolone Signaling System," Molecules, vol. 27, no. 4, 2022, https://doi.org/10.3390/molecules27041169.

18. Abdelaziz et al., "Pseudomonas aeruginosa's greenish-blue pigment pyocyanin: its production and biological activities," Microb. Cell Fact., 2023, https://dx.doi.org/10.1186/s12934-023-02122-1.

19. Isiaka et al., "Antimicrobial Effect of Response Surface Optimized Pyocyanin Produced by Pseudomonas aeruginosa," J. Pure Appl. Microbiol., 2024, https://www.researchgate.net/publication/380911649.

20. H. Shouman et al., "Molecular and biological characterization of pyocyanin from clinical and environmental Pseudomonas aeruginosa," Microb. Cell Fact., 2023, https://link.springer.com/article/10.1186/s12934-023-02169-0.

21. L. F. Montelongo-Martínez et al., "Unraveling the regulation of pyocyanin synthesis by RsmA through MvaU and RpoS in Pseudomonas aeruginosa ID4365," J. Basic Microbiol., 2023, https://doi.org/10.1002/jobm.202200432.

22. M. J. Fabian Del-Olmo et al., "The rsmA mutant from Pseudomonas aeruginosa ID4365 is a non-virulent strain that is suitable for pyocyanin and phenazine-1-carboxylic acid production," PLoS One, 2025, https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0337097.

23. Serafim et al., "Recent Developments in the Biological Activities, Bioproduction, and Applications of Pseudomonas spp. Phenazines," Molecules, vol. 28, no. 3, 2023, https://doi.org/10.3390/molecules28031368.

24. J. Chadha et al., "Revisiting the virulence hallmarks of Pseudomonas aeruginosa: a chronicle through the perspective of quorum sensing," Environ. Microbiol., 2022, https://doi.org/10.1111/1462-2920.15784.

25. J. H. genannt Humme et al., "Optimised stress – intensification of pyocyanin production with zinc oxide nanoparticles," Sci. Rep., 2024, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11282796/.

26. X. Yan et al., "Design, Synthesis, and Biological Evaluation of the Quorum-Sensing Inhibitors of Pseudomonas aeruginosa PAO1," Molecules, vol. 29, no. 10, 2024, https://doi.org/10.3390/molecules29102211.

27. S. Ueno et al., "Pyocyanin stimulates membrane vesicle formation in Pseudomonas aeruginosa, but the synthesis is not required for enhanced vesiculation in biofilms," Microb. Physiol., 2024, https://doi.org/10.1016/j.microb.2024.100137.

28. M. P. Soto-Aceves et al., "Pseudomonas aeruginosa LasR overexpression leads to a RsaL-independent pyocyanin production inhibition in a low phosphate condition," Microbiology, 2022, https://doi.org/10.1099/mic.0.001262.

29. Elbehiry et al., "Understanding Pseudomonas aeruginosa Biofilms: Quorum Sensing, c-di-GMP Signaling, and Emerging Antibiofilm Approaches," Microorganisms, 2024, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12844471/.

30. Rodríguez-Urretavizcaya et al., "Anti-pyocyanin Antibody Exhibits Cytotoxicity Protective Effects on Macrophages: A Promising Innovative Therapeutic Approach for Pseudomonas aeruginosa Infections," ACS Pharmacol. Transl. Sci., 2025, https://doi.org/10.1021/acsptsci.5c00187.

31. M. T. Koyun et al., "Pyocyanin Isolated from Pseudomonas aeruginosa: Characterization, Biological Activity and Its Role in Cancer and Neurodegenerative Diseases," Braz. Arch. Biol. Technol., 2022, https://www.scielo.br/j/babt/a/cfngWJsd8HTmYCDWGJpnT5F/.

التنزيلات

منشور

2026-03-01

إصدار

القسم

Articles