قدم الباحثون بقيادة جامعة نورث وسترن وجامعة ويسكونسن ماديسون نهجا رائدا يهدف إلى مكافحة الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون والتصلب الجانبي الضموري (ALS).
وفي دراسة جديدة، اكتشف الباحثون طريقة جديدة لتعزيز استجابة الجسم للأكسدة، وهو أمر بالغ الأهمية لحماية الخلايا ضد الإجهاد التأكسدي المتورط في العديد من الأمراض التنكسية العصبية.
نشرت الدراسة اليوم (16 فبراير) في المجلة مواد متطورة.
قاد ناثان جيانيشي، أستاذ الكيمياء بجامعة جاكوب وروزالين كوهن في كلية واينبرج للفنون والعلوم بجامعة نورث وسترن وعضو المعهد الدولي لتقنية النانو، العمل مع جيفري أ. جونسون وديليندا أ. جونسون من كلية الهندسة بجامعة ويسكونسن ماديسون. مقابل.
استهداف الأمراض التنكسية العصبية
مرض الزهايمر، الذي يتميز بتراكم لويحات بيتا أميلويد وتشابكات بروتين تاو؛ مرض باركنسون، المعروف بفقدان الخلايا العصبية الدوبامينية ووجود أجسام ليوي؛ والتصلب الجانبي الضموري، الذي ينطوي على انحطاط الخلايا العصبية الحركية، يشتركان جميعًا في خيط مشترك وهو الإجهاد التأكسدي الذي يساهم في أمراض المرض.
تركز الدراسة على تعطيل التفاعل بين البروتين والبروتين Keap1/Nrf2 (PPI)، والذي يلعب دورًا في استجابة الجسم لمضادات الأكسدة. ومن خلال منع تحلل Nrf2 من خلال التثبيط الانتقائي لتفاعله مع Keap1، يبشر البحث بتخفيف الضرر الخلوي الذي يكمن وراء هذه الظروف المنهكة.
وقال جيفري جونسون: "لقد أنشأنا Nrf2 كهدف رئيسي لعلاج الأمراض التنكسية العصبية على مدى العقدين الماضيين، ولكن هذا النهج الجديد لتنشيط المسار يحمل وعدًا كبيرًا لتطوير علاجات معدلة للأمراض".
حدود العلاجات الحالية
شرع فريق البحث في معالجة أحد الجوانب الأكثر تحديًا في علاج الأمراض التنكسية العصبية: الاستهداف الدقيق لمثبطات مضخة البروتون داخل الخلية. لقد فشلت الطرق التقليدية، بما في ذلك مثبطات الجزيئات الصغيرة والعلاجات القائمة على الببتيد، بسبب الافتقار إلى الخصوصية والاستقرار والامتصاص الخلوي.
تقدم الدراسة حلاً مبتكرًا: البوليمرات الشبيهة بالبروتين، أو PLPs، عبارة عن بنيات جزيئية كبيرة ذات فرشاة عالية الكثافة يتم تصنيعها عبر بلمرة استبدال فتح الحلقة (ROMP) للمونومرات القائمة على النوربورنينيل. تعرض هذه الهياكل الكروية المحاكية للبروتين سلاسل جانبية من الببتيد النشطة بيولوجيًا والتي يمكنها اختراق أغشية الخلايا وتظهر ثباتًا ملحوظًا وتقاوم تحلل البروتينات.
يمثل هذا النهج المستهدف لمنع Keap1 / Nrf2 PPI قفزة كبيرة إلى الأمام. من خلال منع Keap1 من وضع علامة على Nrf2 للتحلل، يتراكم Nrf2 في النواة، مما يؤدي إلى تنشيط عنصر الاستجابة لمضادات الأكسدة (ARE) ويحفز التعبير عن جينات إزالة السموم ومضادات الأكسدة. تعمل هذه الآلية على تعزيز الاستجابة الخلوية المضادة للأكسدة بشكل فعال، مما يوفر استراتيجية علاجية قوية ضد الإجهاد التأكسدي المتورط في العديد من الأمراض التنكسية العصبية.
الابتكار وراء البوليمرات الشبيهة بالبروتين
يمكن أن تمثل PLPs، التي طورها فريق جيانيشي، تقدمًا كبيرًا في وقف الضرر أو عكسه، مما يوفر الأمل في تحسين العلاجات والنتائج.
ومن خلال التركيز على التحدي المتمثل في تنشيط العمليات الحاسمة لاستجابة الجسم لمضادات الأكسدة، يقدم بحث الفريق حلاً جديدًا. يقدم الفريق طريقة قوية وانتقائية تتيح حماية خلوية معززة وتقدم استراتيجية علاجية واعدة لمجموعة من الأمراض بما في ذلك حالات التنكس العصبي.
ومن خلال كيمياء البوليمرات الحديثة، يمكننا أن نبدأ في التفكير في محاكاة البروتينات المعقدة. ويكمن الوعد في تطوير طريقة جديدة لتصميم العلاجات. وقد تكون هذه طريقة لمعالجة أمراض مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون وغيرهما من الأمراض التي واجهت الأساليب التقليدية صعوبات فيها.
ناثان جيانيشي، أستاذ الكيمياء في جاكوب وروزالين كوهن في كلية واينبرغ للفنون والعلوم في نورث وسترن
لا يمثل هذا النهج تقدمًا كبيرًا في استهداف عوامل النسخ والبروتينات المضطربة فحسب، بل يعرض أيضًا تنوع تكنولوجيا PLP وقدرتها على إحداث ثورة في تطوير العلاجات. نمطية التكنولوجيا و فعالية في تثبيط تفاعل Keap1/Nrf2 يؤكد قدرته على التأثير كعلاج علاجي، ولكن أيضًا كأداة لدراسة الكيمياء الحيوية لهذه العمليات.
تعاون العقول
ولتسليط الضوء على الطبيعة التعاونية للدراسة، عمل فريق جيانيشي بشكل وثيق مع خبراء في مختلف التخصصات، مما يوضح الإمكانات الغنية للجمع بين علم المواد وعلم الأحياء الخلوي لمعالجة التحديات الطبية المعقدة.
قال جيفري جونسون: "لقد اتصل بنا البروفيسور جيانيشي وزملاؤه واقترحوا استخدام تقنية PLP الجديدة هذه في الأمراض التنكسية العصبية بسبب عملنا السابق على Nrf2 في نماذج مرض الزهايمر ومرض باركنسون والتصلب الجانبي الضموري ومرض هنتنغتون". "لم نسمع أبدًا عن هذا النهج لتفعيل Nrf2 واتفقنا على الفور على بدء هذا الجهد التعاوني الذي أدى إلى توليد بيانات رائعة وهذا المنشور."
تؤكد هذه الشراكة على أهمية البحث متعدد التخصصات في تطوير طرق علاجية جديدة.
التأثير
ومع تطور هذه التكنولوجيا المبتكرة، لا يقوم جيانيشي وزملاؤه في المعهد الدولي لتقنية النانو ومختبر جونسون في جامعة ويسكونسن-ماديسون، بتطوير مجال الكيمياء الطبية فحسب، بل يفتحون مسارات جديدة لمكافحة بعض الأمراض. الأمراض العصبية الأكثر تحديًا وتدميرًا التي يواجهها المجتمع اليوم. مع تقدم هذا البحث نحو التطبيق السريري، قد يقدم قريبًا أملًا جديدًا لأولئك الذين يعانون من أمراض الإجهاد التأكسدي مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون.
وقال جيانيشي: "من خلال التحكم في المواد بمقياس النانومتر الواحد، فإننا نفتح إمكانيات جديدة في مكافحة الأمراض التي أصبحت أكثر انتشارًا من أي وقت مضى، ومع ذلك تظل غير قابلة للعلاج". "هذه الدراسة هي مجرد البداية. نحن متحمسون بشأن الإمكانيات بينما نواصل استكشاف وتوسيع نطاق تطوير الأدوية الجزيئية الكبيرة، القادرة على محاكاة بعض جوانب البروتينات باستخدام منصة PLP الخاصة بنا.
كارو، KP، وآخرون. (2024). تثبيط تفاعل البروتين Keap1 / Nrf2 مع البوليمرات الشبيهة بالبروتين. المواد المتقدمة. doi.org/10.1002/adma.202311467.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.news-medical.net/news/20240216/Researchers-introduce-a-pioneering-approach-to-combat-neurodegenerative-diseases.aspx
