شعار زيفيرنت

"السم المعجزة" للعلاجات الجديدة

التاريخ:

يثبت الباحثون أنهم قادرون على هندسة بروتينات توكسين البوتولينوم لإيجاد أهداف جديدة بانتقائية عالية ، وهو تقدم حاسم نحو علاجات جديدة محتملة لكل شيء بدءًا من التنكس العصبي وحتى عاصفة السيتوكين.

عندما يسمع الناس توكسين البوتولينوم ، فإنهم غالبًا ما يفكرون في أحد أمرين: مستحضر تجميل يجعل خطوط التجهم تختفي أو سمًا مميتًا.

لكن "السم المعجزة" ، كما يُعرف أيضًا ، تمت الموافقة عليه من قِبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) لعلاج مجموعة من الأمراض مثل الصداع النصفي المزمن ، وطرف العين غير المنضبط ، وتشنجات عضلية معينة. والآن ، أثبت فريق من الباحثين من جامعة هارفارد ومعهد برود ، ولأول مرة ، أنهم يستطيعون تطوير السم بسرعة في المختبر لاستهداف مجموعة متنوعة من البروتينات المختلفة ، مما يخلق مجموعة من البروتينات فائقة الانتقائية حسب الطلب تسمى البروتياز مع القدرة على المساعدة في التنكس العصبي ، وتنظيم هرمونات النمو ، وتهدئة الالتهاب المتفشي ، أو تثبيط الاستجابة المناعية التي تهدد الحياة والتي تسمى عاصفة السيتوكين.

قال ترافيس بلوم ، باحث ما بعد الدكتوراه في قسم الكيمياء والبيولوجيا الكيميائية والمؤلف الأول للدراسة المنشورة في: "نظريًا ، هناك سقف مرتفع حقًا لعدد ونوع الحالات التي يمكنك التدخل فيها". علوم. كانت الدراسة تتويجًا للتعاون مع مين دونغ ، الأستاذ المساعد في كلية الطب بجامعة هارفارد ، وديفيد ليو ، أستاذ توماس دودلي كابوت للعلوم الطبيعية ، ومحقق معهد هوارد هيوز الطبي ، وعضو هيئة التدريس الأساسي في جامعة برود. معهد.

حقق الفريق معًا أول أمرين: لقد نجحوا في إعادة برمجة إنزيمات البروتياز - الإنزيمات التي تقطع البروتينات إما لتنشيطها أو تعطيلها - لقطع أهداف بروتينية جديدة تمامًا ، حتى بعضها مع القليل من التشابه مع الأهداف الأصلية للبروتياز البادئة أو لا تشابهها على الإطلاق تجنب إشراك أهدافهم الأصلية. بدأوا أيضًا في معالجة ما أسماه بلوم "التحدي الكلاسيكي في علم الأحياء": تصميم علاجات يمكن أن تنتقل إلى خلية. على عكس معظم البروتينات الكبيرة ، يمكن لبروتياز توكسين البوتولينوم أن يدخل الخلايا العصبية بأعداد كبيرة ، مما يمنحها مدى وصول أوسع يجعلها أكثر جاذبية كعلاجات محتملة.

الآن ، يمكن لتقنية الفريق تطوير بروتياز مخصص بتعليمات مخصصة لأي بروتين يجب قطعه. قال ليو: "يمكن لمثل هذه القدرة أن تجعل" تحرير البروتين "ممكنًا ،" بطرق تكمل التطور الأخير لتقنيات تعديل الجينوم ".

غالبًا ما تستهدف تقنيات تعديل الجينات الحالية الأمراض المزمنة مثل فقر الدم المنجلي الناجم عن خطأ وراثي أساسي. صحح الخطأ وستتلاشى الأعراض. لكن بعض الأمراض الحادة ، مثل التلف العصبي بعد السكتة الدماغية ، لا ينتج عن خطأ وراثي. وهنا يأتي دور العلاجات القائمة على البروتياز: يمكن أن تساعد البروتينات في تعزيز قدرة الجسم على شفاء شيء مثل تلف الأعصاب من خلال علاج مؤقت أو حتى علاج لمرة واحدة.

كان العلماء حريصين على استخدام البروتياز لعلاج الأمراض لعقود. على عكس الأجسام المضادة ، التي يمكنها فقط مهاجمة مواد غريبة معينة في الجسم ، يمكن للبروتياز أن يجد ويرتبط بأي عدد من البروتينات ، وبمجرد ارتباطه ، يمكنه فعل أكثر من مجرد تدمير هدفه. يمكنهم ، على سبيل المثال ، إعادة تنشيط البروتينات الخاملة.

قال ليو: "على الرغم من هذه الميزات المهمة ، لم يتم اعتماد البروتياز على نطاق واسع كعلاج بشري" ، وذلك أساسًا بسبب الافتقار إلى تقنية لتوليد البروتياز التي تشق أهداف البروتين التي نختارها.

لكن لدى Liu الآس التكنولوجي في جيبه: PACE (والتي تعني التطور المستمر بمساعدة العاثيات). اختراع مختبر Liu ، المنصة تطور بسرعة بروتينات جديدة ذات ميزات قيمة. قال ليو إن PACE يمكنها تطوير عشرات الأجيال من البروتينات يوميًا بأقل تدخل بشري. باستخدام PACE ، قام الفريق أولاً بتعليم ما يسمى بالبروتياز "المختلط" - تلك التي تستهدف بشكل طبيعي مجموعة واسعة من البروتينات - لوقف قطع أهداف معينة وتصبح أكثر انتقائية. عندما نجح ذلك ، انتقلوا إلى التحدي الأكبر: تعليم البروتياز للتعرف على هدف جديد تمامًا ، هدف خارج غرفة قيادتها الطبيعية.

قال بلوم: "في البداية ، لم نكن نعرف ما إذا كان من الممكن حتى أخذ هذه الفئة الفريدة من البروتياز وتطويرها أو تعليمهم فصل شيء جديد لأن ذلك لم يحدث من قبل." (قال مايكل باكر ، عضو سابق في مختبر ليو ومؤلف على الورقة: "لقد كانت إطلاقًا من البداية". لكن البروتياز فاق توقعات الفريق. مع PACE ، طوروا أربع بروتياز من ثلاث عائلات من توكسين البوتولينوم ؛ لم يكن لدى الأربعة نشاط مكتشف على أهدافهم الأصلية وقاموا بقطع أهدافهم الجديدة بمستوى عالٍ من الدقة (تتراوح من 218 إلى أكثر من 11,000,000 ضعف). احتفظ البروتياز أيضًا بقدرته القيمة على دخول الخلايا. قال بلوم: "ينتهي بك الأمر بأداة قوية للقيام بالعلاج داخل الخلايا". "نظريا."

"من الناحية النظرية" لأنه في حين أن هذا العمل يوفر أساسًا قويًا للجيل السريع للعديد من البروتياز الجديد بقدرات جديدة ، إلا أنه يلزم القيام بالمزيد من العمل قبل استخدام هذا البروتياز في علاج البشر. هناك قيود أخرى أيضًا: البروتينات ليست مثالية كعلاج للأمراض المزمنة ، لأنه بمرور الوقت ، سيتعرف عليها جهاز المناعة في الجسم على أنها مواد غريبة ويهاجمها وينزع فتيلها. بينما يستمر توكسين البوتولينوم لفترة أطول من معظم البروتينات في الخلايا (تصل إلى ثلاثة أشهر على عكس دورة حياة البروتين النموذجية التي تمتد لساعات أو أيام) ، قد ينتهي الأمر بالبروتينات المتطورة للفريق بأعمار أقصر ، مما قد يقلل من فعاليتها.

ومع ذلك ، نظرًا لأن الجهاز المناعي يستغرق وقتًا لتحديد المواد الغريبة ، يمكن أن تكون البروتياز فعالة في العلاجات المؤقتة. ولتخطي الاستجابة المناعية ، يتطلع الفريق أيضًا إلى تطوير فئات أخرى من بروتياز الثدييات لأن جسم الإنسان أقل عرضة لمهاجمة البروتينات التي تشبه البروتينات الخاصة به. نظرًا لأن عملهم على بروتياز توكسين البوتولينوم أثبت نجاحًا كبيرًا ، يخطط الفريق لمواصلة العمل معهم أيضًا ، مما يعني مواصلة تعاونهم المثمر مع مين دونغ ، الذي ليس لديه فقط الإذن المطلوب من مراكز السيطرة على الأمراض (CDC) العمل مع توكسين البوتولينوم ولكنه يوفر منظورًا نقديًا حول التطبيقات والأهداف الطبية المحتملة للبروتياز.

قال بلوم: "ما زلنا نحاول فهم قيود النظام ، ولكن في عالم مثالي ، يمكننا التفكير في استخدام هذه السموم لتقسيم أي بروتين مهم نظريًا". عليهم فقط اختيار البروتينات التي سيتبعونها بعد ذلك.

# # #

الشبكي: //كيمياء.هارفارد.ايدو /الأخبار /%E2%80%9Cmiracle-poison%E2%80%9D-novel-therapeutics

المصدر: https://bioengineer.org/miracle-poison-for-novel-therapeutics/

بقعة_صورة

أحدث المعلومات الاستخباراتية

بقعة_صورة