تويت
طور الباحثون طريقة بسيطة ومرنة لصنع جزيئات اصطناعية مضادة للسرطان، تحاكي خصائص إحدى أنظمة الدفاع الطبيعية في الجسم.
وقد استطاع الكيميائيون، بقيادة البروفيسور بيتر سكوت في جامعة وارويك في بريطانيا، إنتاج جزيئات لها بنية مماثلة للببتيدات التي ينتجها الجسم بشكل طبيعي لمحاربة السرطان والعدوى.
وقد أثبتت الجزيئات التي تم انتاجها في البحوث، التي نشرت في Nature Chemistry، انها فعالة ضد خلايا سرطان القولون في الاختبارات المعملية، بالتعاون مع روجر فيليبس في معهد تداوي السرطان ببرادفورد في بريطانيا.
كانت الببتيدات الاصطناعية في السابق صعبة وباهظة التكاليف لو صنّعت بكميات كبيرة، ولكن العملية الجديدة تأخذ دقائق فقط ولا تتطلب معدات مكلفة. كما يتم بسرعة تحييد الببتيدات التقليدية التي تعطى كعقاقير من قبل الدفاعات البيوكيميائية في الجسم قبل أن تتمكن من القيام بعملها.
إن الطريقة الجديدة، وهي شكل من أشكال التجميع الذاتي الكيميائي المعقد، التي طورت في وارويك تعالج هذه المشاكل عبر كونها عملية أولاً وتنتج جزيئات مستقرة جدا ثانياً. وتملك محاكيات الببتيدات الجديدة، وتدعى الثلاثيات (triplexes)، شكلا مشابها للحلزون ثلاثي الابعاد لدى الببتيدات الطبيعية.
“إن الكيمياء المتضمنة تشبه رمي مكعبات الليغو [لعبة أطفال لبناء مجسمات من البلاستيك] في كيس، وهزها قليلا، ثم اكتشاف أنك بنيت نجم الموت [من سلسلة حرب النجوم]” كما يقول البروفيسور سكوت. “إن التصميم الذي يحقق ذلك يحتاج إلى بعض التفكير والقدرة الحاسوبية، ولكن ما أن تتوصل إلى الطريقة فيمكنك استخدامها لصنع الكثير من الكائنات الجزيئية المعقدة.”
واصفا عملية التجميع الذاتي للببتيدات الاصطناعية, يقول البروفيسور سكوت: “عندما تكون المواد الكيميائية العضوية المعنية، وهي مشتقات من الكحول الأميني والبيكولين، مختلطة مع كلوريد الحديد في مذيب مثل الماء أو الميثانول، فإنها تشكل روابط قوية وهي مصممة لكي تنثني بشكل طبيعي فيما بينها خلال دقائق لتشكيل الحلزون. ومن هنا يبدأ دور الديناميك الحراري. فتعليمات التجميع قد ترمزت في المواد الكيميائية نفسها”.
ما أن تتم إزالة المذيب,, ستبقى لدينا محاكيات ببتيد في شكل بلورات”، يقول البروفيسور سكوت. “لا توجد عملية فصل معقدة لنقوم بها، وعلى عكس نموذج الليغو، فلا توجد قطع غامضة خلفها. ومن الناحية العملية، فالكيمياء هنا تقليدية جدا. والجميل في هذا هو أن هذه الجزيئات الكبيرة تقوم بتجميع أنفسها. يستخدم هذا النوع من التجميع الذاتي الطبيعي لصنع جزيئات معقدة غير متناظرة مثل البروتينات في كل وقت، ولكن القيام بذلك اصطناعياً هو تحدي كبير.”
وفي حين كانت محاكيات الببتيد التي خلقتها هذه العملية ناجحة في اختبارات معملية على خلايا سرطان القولون, فسوف تحتاج إلى مزيد من الأبحاث قبل أن يمكننا استخدامها في التجارب السريرية على المرضى. ولكنها مع ذلك مصنوعة من وحدات بناء بسيطة, وقد أظهرت في اختبارات مبكرة للفريق أن لديها سمية منخفضة جدا ضد البكتيريا. “هذا أمر غير مألوف للغاية وانتقائية واعدة،” يقول البروفسور سكوت.
وقد استطاع الكيميائيون، بقيادة البروفيسور بيتر سكوت في جامعة وارويك في بريطانيا، إنتاج جزيئات لها بنية مماثلة للببتيدات التي ينتجها الجسم بشكل طبيعي لمحاربة السرطان والعدوى.
وقد أثبتت الجزيئات التي تم انتاجها في البحوث، التي نشرت في Nature Chemistry، انها فعالة ضد خلايا سرطان القولون في الاختبارات المعملية، بالتعاون مع روجر فيليبس في معهد تداوي السرطان ببرادفورد في بريطانيا.
كانت الببتيدات الاصطناعية في السابق صعبة وباهظة التكاليف لو صنّعت بكميات كبيرة، ولكن العملية الجديدة تأخذ دقائق فقط ولا تتطلب معدات مكلفة. كما يتم بسرعة تحييد الببتيدات التقليدية التي تعطى كعقاقير من قبل الدفاعات البيوكيميائية في الجسم قبل أن تتمكن من القيام بعملها.
إن الطريقة الجديدة، وهي شكل من أشكال التجميع الذاتي الكيميائي المعقد، التي طورت في وارويك تعالج هذه المشاكل عبر كونها عملية أولاً وتنتج جزيئات مستقرة جدا ثانياً. وتملك محاكيات الببتيدات الجديدة، وتدعى الثلاثيات (triplexes)، شكلا مشابها للحلزون ثلاثي الابعاد لدى الببتيدات الطبيعية.
“إن الكيمياء المتضمنة تشبه رمي مكعبات الليغو [لعبة أطفال لبناء مجسمات من البلاستيك] في كيس، وهزها قليلا، ثم اكتشاف أنك بنيت نجم الموت [من سلسلة حرب النجوم]” كما يقول البروفيسور سكوت. “إن التصميم الذي يحقق ذلك يحتاج إلى بعض التفكير والقدرة الحاسوبية، ولكن ما أن تتوصل إلى الطريقة فيمكنك استخدامها لصنع الكثير من الكائنات الجزيئية المعقدة.”
واصفا عملية التجميع الذاتي للببتيدات الاصطناعية, يقول البروفيسور سكوت: “عندما تكون المواد الكيميائية العضوية المعنية، وهي مشتقات من الكحول الأميني والبيكولين، مختلطة مع كلوريد الحديد في مذيب مثل الماء أو الميثانول، فإنها تشكل روابط قوية وهي مصممة لكي تنثني بشكل طبيعي فيما بينها خلال دقائق لتشكيل الحلزون. ومن هنا يبدأ دور الديناميك الحراري. فتعليمات التجميع قد ترمزت في المواد الكيميائية نفسها”.
ما أن تتم إزالة المذيب,, ستبقى لدينا محاكيات ببتيد في شكل بلورات”، يقول البروفيسور سكوت. “لا توجد عملية فصل معقدة لنقوم بها، وعلى عكس نموذج الليغو، فلا توجد قطع غامضة خلفها. ومن الناحية العملية، فالكيمياء هنا تقليدية جدا. والجميل في هذا هو أن هذه الجزيئات الكبيرة تقوم بتجميع أنفسها. يستخدم هذا النوع من التجميع الذاتي الطبيعي لصنع جزيئات معقدة غير متناظرة مثل البروتينات في كل وقت، ولكن القيام بذلك اصطناعياً هو تحدي كبير.”
وفي حين كانت محاكيات الببتيد التي خلقتها هذه العملية ناجحة في اختبارات معملية على خلايا سرطان القولون, فسوف تحتاج إلى مزيد من الأبحاث قبل أن يمكننا استخدامها في التجارب السريرية على المرضى. ولكنها مع ذلك مصنوعة من وحدات بناء بسيطة, وقد أظهرت في اختبارات مبكرة للفريق أن لديها سمية منخفضة جدا ضد البكتيريا. “هذا أمر غير مألوف للغاية وانتقائية واعدة،” يقول البروفسور سكوت.