ایده ای کمی دیوانه برای غیرفعال کردن ویروس کرونا


بزرگنمایی / نمودار ساختار پروتئین پروتئین ویروس.

هنگامی که بیماری همه گیر COVID-19 برای اولین بار به عنوان یک تهدید شناخته شد ، محققان برای یافتن چیزی که می تواند از گسترش ویروس جلوگیری کند ، هجوم آوردند. در حالی که اخیراً واکسن ها توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند ، امید بود که بتوانیم درمانی برای جلوگیری از بدترین اثرات ویروس ایجاد کنیم. بیشتر آنها بسیار عملی هستند: آنها آنزیم هایی را که برای تکثیر ویروس ضروری هستند شناسایی می کنند و داروهایی را آزمایش می کنند که آنزیم های مشابه را از ویروس های دیگر مسدود می کنند. این داروها به گونه ای طراحی شده اند که ذخیره و تجویز آنها نسبتاً آسان است و در بعضی موارد قبلاً از نظر ایمنی انسانی مورد آزمایش قرار گرفته اند و آنها را به گزینه ای منطقی برای تهیه سریع تبدیل کرده است.

اما ابزاری که ما در بیوتکنولوژی تولید کرده ایم به ما امکان می دهد کارهای عملی بسیار کمتری انجام دهیم و گزارشی که امروز منتشر شده شرح می دهد که چگونه می توان از آنها برای غیرفعال کردن SARS-CoV-2 استفاده کرد. این به هیچ وجه راهی برای درمان عملی نیست ، اما دریچه ای خارق العاده را برای آنچه می توان با دستکاری زیست شناسی به دست آورد ، فراهم می کند.

آن را به سطل آشغال بیندازید

تمام تلاش توصیف شده در سند جدید بر روی یک ایده ساده متمرکز شده است: اگر بدانید که چگونه یکی از پروتئین های اصلی ویروس را از بین ببرید ، قادر به آلوده شدن هیچ چیز نیست. و به راحتی ، سلول های ما سیستمی برای از بین بردن پروتئین ها دارند ، زیرا این اغلب یک چیز مفید است. در برخی موارد ، پروتئین های تجزیه شده آسیب می بینند. در برخی دیگر ، پروتئین ها با سرعت بیشتری تولید و از بین می روند تا سلول بتواند به سرعت به شرایط متغیر پاسخ دهد. در چندین مورد ، تغییر در محیط یا فعال شدن مسیرهای سیگنالینگ می تواند باعث تخریب گسترده پروتئین شود ، به سلول اجازه می دهد تا به سرعت رفتار خود را تغییر دهد.

این سیستم به پروتئین کوچکی به نام یوبی کویتین متکی است. هنگامی که یک پروتئین برای تخریب مورد نیاز است ، آنزیم هایی به نام یوبی کویتین لیگاز از نظر شیمیایی زنجیره ای از یوبی کویتین ها را به آن متصل می کنند. آنها به عنوان برچسبی شناخته می شوند که توسط آنزیم های هضم تمام پروتئین ها با یوبی کویتین متصل به آنها شناخته می شود.

ایده کار جدید شناسایی پروتئین اصلی ویروسی و درک چگونگی اتصال یوبی کویتین به آن است. سپس سلول با هضم پروتئین ویروسی و جلوگیری از تولید ویروس های مفید در آن سلول ، از بقیه امور مراقبت خواهد کرد. در این حالت ، محققان تصمیم گرفتند پروتئینی را که در سطح ویروس های کرونا وجود دارد و به آنها اجازه می دهد به سلول های جدید متصل شده و آنها را آلوده کنند ، هدف قرار دهند.

متأسفانه ، هیچ پروتئینی وجود ندارد که یوبی کویتین را به پروتئین گل محمدی ویروسی متصل کند. یا بهتر بگوییم ، هیچ پروتئینی متناسب با این توصیف وجود نداشت.

اما یک تیم هاروارد قبلاً آن را ایجاد کرده است.

مهندسی زیستی

روش این تیم با این واقعیت آغاز شد که ما چیزی را می شناسیم که به سنبله پروتئین ویروسی می چسبد: پروتئین سلولی که برای ورود به سلول به آن متصل می شود. این آنزیم مبدل آنژیوتانسین 2 یا ACE2 نامیده می شود ، اما ما آن را پروتئین سبز می نامیم زیرا این همان رنگی است که در این نمودار استفاده می کنیم. ایده این بود که بخشی از این پروتئین را که به یک سنبله می چسبد (همچنین پروتئین قرمز نیز شناخته می شود) پیدا کرده و به پروتئینی که یوبی کویتین (آبی) اضافه می کند متصل شود. به نظر می رسد به اندازه کافی ساده است.

چپ ، فعل و انفعالات طبیعی بین پرش ویروسی (قرمز) و ACE2 (سبز) هنگام عفونت.  درست است ، با استفاده از این فعل و انفعالات پروتئین سنبله را برای تخریب هدف قرار می دهیم.
بزرگنمایی / چپ ، فعل و انفعالات طبیعی بین پرش ویروسی (قرمز) و ACE2 (سبز) هنگام عفونت. درست است ، با استفاده از این فعل و انفعالات پروتئین سنبله را برای تخریب هدف قرار می دهیم.

جان تایمر

اما یک عارضه وجود دارد: پروتئین سبز همچنین به پروتئین های دیگر موجود در سلول های سالم و عفونی نشده می چسبد. بنابراین ، اگر مواظب نباشید ، آنزیم تخریب کننده ویروس پروتئین های ضروری برای سلامتی سلول های عفونی نشده را نیز از بین می برد. که یک “اوه” بزرگ خواهد بود.

برای حل این مشکل ، محققان داده هایی را بارگیری کردند که جزئیاتی از سطح اتمی ساختار پروتئین های قرمز و سبز و همچنین نحوه تعامل این پروتئین ها را نشان می دهد. (بله ، در دسترس است.) سپس آنها این داده ها را به یک بسته نرم افزاری منتقل کردند که بیشترین فعل و انفعالات بین پروتئین ها را پیدا می کند. (بله ، آنها وجود دارند.) آنها از این برنامه خواستند كه در واقع پروتئین سبز را قطع كرده و قطعات كوچكتری را پیدا كند كه دارای دو شرط باشند: قطعات به پروتئین قرمز ویروس چسبانده شدند ، اما به آنچه در سطح ویروس یافت نشد. سلولهای سالم انسان

با مشخص شدن برخی از پروتئین های سبز به عنوان قرمز ، محققان این پروتئین را با چیزی که به پروتئین آبی چسبیده است ترکیب می کنند که باعث اتصال یوبی کویتین به قرمز می شود. این هیبرید به عنوان یک پل عمل می کند و پروتئین قرمز ویروسی را به رنگ آبی متصل می کند که یوبی کویتین را به آن متصل می کند.

برنامه: آنزیم آبی را برای اتصال یوبی کویتین به پروتئین خار معرفی کنید ، که منجر به تخریب آن می شود و بنابراین تولید ویروس ها را مسدود می کند.
بزرگنمایی / برنامه: آنزیم آبی را برای اتصال یوبی کویتین به پروتئین معرفی کنید ، که آن را از بین می برد و بنابراین تولید ویروس ها را مسدود می کند.

جان تایمر

این کار می کند ، اما خیلی خوب نیست. نویسندگان سنبله (قرمز) را با پروتئین فلورسنت مرتبط دانستند و دریافتند که تولید پروتئین ترکیبی آنها باعث کاهش فلورسانس در حدود 30 درصد می شود. بهتر از هیچ چیز – اما عالی نیست.

بهینه سازی

بنابراین چگونه می توانیم آن را بهتر کنیم؟ محققان از بسته نرم افزاری برای ایجاد جهش در هر قسمت از بخش پروتئین سبز خود استفاده کردند و آنچه را که هر یک از آنها برای تمایل به سنبله پروتئین ویروسی انجام دادند ، آزمایش کردند. هر آنچه امیدوار کننده به نظر می رسید ، آنها از پروتئین واقعی استفاده می کنند. یکی از آنها عملکرد را به طور قابل توجهی افزایش داد. اکنون ، به جای کاهش 30 درصدی فلورسانس ، 50 درصد کاهش یافته است.

اما این پایان تلاش آنها نبود. آنها یک هیبرید قطعه / پیوند دهنده را که ساخته اند ، می کارند و به عنوان یک پل عمل می کنند و به پروتئین قرمز و پسر متصل به یوبی کویتین می چسبند. برای افزایش بیشتر کارایی ، محققان با اتصال مستقیم آنزیم آبی به قطعه سبز ، همه چیز را کمی ساده کردند. با این وجود ، ارتباط مستقیمی بین پروتئینی که قرمز به آن می چسبد و آبی وجود دارد که تخریب آن را تضمین می کند. این میزان اوج پروتئین فلورسنت را در سلولها 60٪ کاهش می دهد.

بنابراین ، یک برنامه شگفت انگیز از بیوتکنولوژی ، درست است؟ متأسفانه ، احتمالاً کاملاً بی فایده هم خواهد بود و فقط به این دلیل نیست که نمی دانیم کاهش 60 درصدی منطقی است. برای اینکه این کار موثر باشد ، باید توسط سلول ها انجام شود ، زیرا آنها عفونت فعال دارند. این بدان معناست که حداقل باید به طور موقت ژنی را وارد کنیم که پروتئینی را که در سلول ها رمزگذاری کرده است ، رمزگذاری کند. ما قطعاً می توانیم این کار را انجام دهیم – این یک فناوری است که برخی از کاندیداهای اصلی واکسن به آن اعتماد می کنند. اما برای کار واکسن ، نیازی به دریافت ژن فعال در این تعداد سلول نیستیم. برای محافظت از کل بدن ، می توانستیم.

نکته اساسی: بعید به نظر می رسد که این یک شروع کننده باشد ، خصوصاً با توجه به اینکه واکسن های امیدوار کننده و بسیاری از درمان های بالقوه دیگر در مراحل آزمایش ایمنی در انتظارند. با این حال مواردی که استفاده از این نوع فناوری را به شدت غیرمعمول برای درمان افراد مبتلا به ویروس می کند ، ممکن است در موارد دیگر مانند باکتری ها ، محصولات زراعی ، حیوانات و یا حتی نیازهای پزشکی فوری کمتر کاربرد نداشته باشد. بنابراین ، اگرچه جزئیات این کار خیلی مهم نیستند ، اما باید این واقعیت را بخاطر داشته باشیم که ما همه فن آوری اساسی مورد نیاز آن را توسعه داده ایم.

زیست شناسی ارتباطات ، 2020. DOI: 10.1038 / s42003-020-01470-7 (برای DOI).


منبع: khabar-tak.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*