دانشمندان مؤسسه برود کتابخانه‌ای شامل بیش از ۳ میلیون ترکیب مولکولی طراحی کرده‌اند که به طور خاص پروتئین‌های مرتبط با بیماری‌ها را هدف می‌گیرد. این کتابخانه از القاکننده‌های شیمیایی مجاورت (CIPs) برای پایدارسازی و بازیابی عملکرد صحیح پروتئین‌ها استفاده می‌کند و امیدهای تازه‌ای برای درمان بیماری‌هایی مانند کرون، که ناشی از اختلالات ژنتیکی هستند، ایجاد کرده است.
انقلابی در هدف‌گیری پروتئین‌های بیماری
دانشمندان سال‌هاست در پی یافتن راه‌هایی برای مقابله با اثرات ژن‌های معیوب در بیماری‌های انسان هستند. با وجود پیشرفت‌های چشمگیر در علم ژنتیک و شناسایی هزاران ژن مرتبط با بیماری‌های مختلف، ساخت ابزارهای مولکولی دقیق برای درمان این بیماری‌ها همچنان چالش‌برانگیز است. محققان مؤسسه برود از دانشگاه‌های MIT و هاروارد، بیمارستان عمومی ماساچوست، و دانشگاه هاروارد، از کتابخانه‌ای بی‌نظیر از مولکول‌ها رونمایی کرده‌اند که می‌تواند شیوه درمان بیماری‌ها را متحول کند.
قدرت نوآوری در شیمی
این کتابخانه جدید شامل بیش از ۳ میلیون ترکیب منحصر به فرد است که با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته شیمیایی ساخته شده‌اند. این ترکیبات به عنوان القاکننده‌های شیمیایی مجاورت (CIPs) عمل می‌کنند. وظیفه CIPها نزدیک کردن دو پروتئین به یکدیگر درون سلول است. برخلاف روش‌های قدیمی که پروتئین‌های ناکارآمد را از بین می‌برند، این ترکیبات، پروتئین‌ها را پایدار می‌کنند. این ترکیبات از تجزیه پروتئین‌ها توسط آنزیم‌ها جلوگیری کرده و عملکرد طبیعی آنها را بازمی‌گردانند.
محققان از پروتئین FKBP12، که یک پروتئین فراوان و شناخته‌شده است، به عنوان «حامل» برای پایدارسازی پروتئین‌های معیوب مرتبط با بیماری استفاده کردند. آنها با اتصال برچسب‌های DNA منحصر به فرد به هر ترکیب – که یک کتابخانه کدگذاری شده با DNA (DEL) ایجاد می‌کند – امکان بررسی میلیون‌ها ترکیب را در یک آزمایش واحد برای یافتن اثرات درمانی بالقوه فراهم کردند.
پیشرفتی در درمان بیماری کرون
برای نشان دادن توانایی این کتابخانه، تیم تحقیقاتی ژن معیوب ATG16L1 T300A را هدف قرار داد. این ژن با افزایش خطر ابتلا به بیماری کرون مرتبط است. این ژن معیوب، فرآیند خودخواری (اتوفاژی) را مختل می‌کند. خودخواری فرآیندی حیاتی در سلول است که باکتری‌ها و مواد زائد مضر را پاکسازی می‌کند. محققان ترکیبی را شناسایی کردند که پروتئین ATG16L1 را پایدار می‌کند و مانع از تجزیه آن توسط آنزیم کاسپاز-۳ می‌شود. این ترکیب در سلول‌های انسانی و موش، خودخواری را با موفقیت بازیابی کرد و اثرات مضر این ژن معیوب را بدون تداخل با سایر فرآیندهای ضروری سلولی، خنثی نمود.
گسترش ابزارهای درمانی
کاربرد این تحقیق فراتر از بیماری کرون است. این تیم امیدوار است که این کتابخانه متنوع، الهام‌بخش دیگران برای توسعه CIPهایی باشد که ژن‌های معیوب مختلف را هدف قرار می‌دهند و از پروتئین‌های حامل با عملکردهای متنوع استفاده می‌کنند. با انتخاب پروتئین‌های حامل خاص برای انواع سلول‌های خاص، محققان می‌توانند درمان‌های بسیار دقیقی ایجاد کنند که فقط در بافت‌های آسیب‌دیده عمل کرده و عوارض جانبی را به حداقل برسانند.
ژر یین تان، نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید: “ما یک سیستم آماده به کار ساخته‌ایم. این رویکرد به ما اجازه می‌دهد کتابخانه‌های اختصاصی برای بیماری‌های خاص و مکانیسم‌های مولکولی طراحی کنیم.”
مسیرهای آینده
گام بعدی محققان، اصلاح این ترکیب برای مدل‌های حیوانی است تا راه را برای کاربردهای درمانی هموار کنند. آنها همچنین قصد دارند ترکیبات جدیدتری را در «فضای شیمیایی» کشف کنند. با ترکیب این ابزار قدرتمند شیمیایی با دانش ژنتیک انسانی و تحقیقات پیشرفته، دانشمندان می‌توانند راهکارهای جدیدی برای درمان طیف وسیعی از بیماری‌ها با دقت بی‌سابقه‌ای پیدا کنند.
این کار نه تنها پتانسیل ترکیبات مولکولی و کتابخانه‌های کدگذاری شده با DNA را نشان می‌دهد، بلکه نقش تحول‌آفرین شیمی را در پزشکی مدرن نیز به نمایش می‌گذارد.
اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: phys.org
