آیا یک کد پستی مولکولی می تواند درمان بیماری های غیر قابل درمان را باز کند؟

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

دارویی را تصور کنید که تشنج ها را در منشا آنها متوقف می کند، دستورالعمل هایی را که باعث رشد تومور سرطانی می شود را خاموش می کند و از دزدیدن خاطرات و تخریب مغز آلزایمر جلوگیری می کند.

اساس چنین درمانی در حال حاضر اینجاست. این داروها که با نام الیگونوکلئوتیدها شناخته می‌شوند، از تکه‌های کوچک DNA یا RNA ساخته می‌شوند - سلول‌های طرح اولیه برای ساختن پروتئین‌ها استفاده می‌کنند.

در حالی که بیشتر داروها بر روی محصولات نهایی اثر می‌گذارند، اولیگونوکلئوتیدها قبل از اینکه پروتئین‌ها فرصتی برای خارج شدن از خط مونتاژ سلولی داشته باشند، به سمت بالا حرکت می‌کنند. آنها می توانند تولید پروتئین های مضر را مسدود کنند یا به سلول ها کمک کنند تا پروتئین های مورد نیاز خود را با اصلاح دستورالعمل ها بسازند.

پروفسور شیمی و زیست شناسی شیمیایی شمال شرقی که در حال توسعه راه هایی برای موثرتر کردن الیگونوکلئوتیدها است، گفت: «دانستن اینکه چه ژنی را هدف قرار دهیم، تنها بخشی از مشکل است. بخش دیگر رساندن دارو به مکان مناسب در سلول های مناسب است.

در مجله انجمن شیمی آمریکا، ژانگ و همکارانش تحقیقی را ارائه کردند که راه جدیدی را برای ورود الیگونوکلئوتیدها به بافت‌های بدن پیشنهاد می‌کند. ساختارهای مولکولی که آزمایشگاه او در حال توسعه است، داروها را به مقصد می رساند.

آنها شبیه برس های کوچک بطری هستند، با موهایی که از داروهای متصل به آنها محافظت می کند. راز موفقیت آنها در توالی کوتاهی از بلوک های سازنده شیمیایی است که در ساختار آنها گنجانده شده است. این به عنوان مجموعه ای از دستورالعمل های تحویل عمل می کند تا دارو را به سمت بافت های خاص هدایت کند.

با کمک به داروهای ژنتیکی برای رسیدن به هدف خود، این رویکرد می تواند پتانسیل آنها را برای مقابله با بیماری هایی که در حال حاضر غیرقابل درمان هستند، باز کند.

Anders Dahlén، مدیر ارشد الیگونوکلئوتیدها و تحویل هدفمند در AstraZeneca، یک شرکت داروسازی زیستی، به Northeastern Global News گفت، دلیل خوبی وجود دارد که چرا وارد کردن داروهای DNA و RNA به سلول ها بسیار دشوار است. غشاهای سلولی تکامل یافته اند تا مهاجمان را از خود دور نگه دارند و مولکول های بزرگ و دارای بار منفی مانند الیگونوکلئوتیدها برای عبور از آن ها مشکل خاصی دارند.

دالن توضیح داد: «فریب دادن بدن برای «نادیده گرفتن» چیزی که برای صدها هزار سال تکامل یافته و به ما یک سیستم کاملا خوب ارائه می‌دهد بسیار مهم است.

دانشمندان چندین راه حل را امتحان کرده اند. آنها داروها را درون ذرات ریز چربی می‌چسبانند، آنها را در نزدیکی مقصد تزریق می‌کنند یا ترکیب شیمیایی آنها را تغییر می‌دهند تا به سلول‌ها کمک کنند آنها را ببلعند.

اما قبل از اینکه این بیت‌های کد حتی تلاشی برای ورود به داخل سلول‌ها داشته باشند، باید از سد راه فوری‌تری عبور کنند - سیستم فیلتراسیونی که توسط کلیه‌ها هدایت می‌شود. در پاکسازی دائمی، این جمع کننده های زباله تهدید می کنند که به محض ورود به جریان خون، اولیگونوکلئوتیدها را کوتاه می کنند.

چسباندن داروها به مولکول‌های دیگر یکی از راه‌های حفظ گردش خون طولانی‌تر است.

به همین دلیل است که ژانگ از پلیمرها - زنجیره های بلند از بلوک های ساختمانی تکراری - به عنوان پایه ساختارهای حامل ایجاد شده در آزمایشگاه خود استفاده کرد.

پلیمرهای برس بطری که ژانگ و همکارانش توسعه دادند دارای یک ستون فقرات پلیمری مرکزی هستند که با شاخه‌های متراکم بسته‌بندی شده‌ای که شبیه موها هستند احاطه شده است. آنها علاوه بر محافظت از داروی متصل، حجم بیشتری به کل بسته می دهند که فیلتر کردن آن را برای کلیه ها سخت تر می کند.

با این حال، نگه داشتن دارو در گردش تنها بخشی از کار است - همچنین باید به مقصد مناسب برسد.

یکی از راه‌های رساندن داروهای الیگونوکلئوتیدی به سلول‌های مناسب، اتصال آنها به آنتی‌بادی است، پروتئینی که هدف خاصی را تشخیص می‌دهد. به یک گیرنده خاص در سلول هدف متصل می‌شود، مانند کلیدی که به داخل قفل می‌رود - دقیقا مانند آنتی‌بادی‌های موجود در سیستم ایمنی، مهاجمان را شناسایی کرده و برای تخریب برچسب‌گذاری می‌کنند.

با این حال، تنظیم این ترکیب قفل و کلید می تواند دشوار باشد. یک گیرنده ممکن است روی چندین نوع سلول ظاهر شود، و همه آنها دارای ماشین آلات مولکولی نیستند که در وهله اول اجازه این نوع اتصال را می دهد. به عبارت دیگر، سلول‌ها همیشه به قفل‌های مولکولی مناسب مجهز نیستند - و گاهی اوقات قفل‌هایی ندارند که به اندازه کافی منحصربه‌فرد باشند تا با یک کلید خاص جفت شوند.

پلیمر برس بطری Zhang رویکرد متفاوتی دارد.

ژانگ گفت: "ما دریافتیم که خود بسته بندی در واقع می تواند حاوی اطلاعاتی باشد که به دارو اجازه می دهد به سمت اندام ها و بافت های مختلف سوگیری کند."

ستون فقرات شامل گروه‌هایی از مولکول‌هایی است که به‌طور استراتژیک قرار گرفته‌اند – معروف به موتیف‌ها – که بر نحوه تعامل پلیمر با سلول‌ها و محل پایان آن تأثیر می‌گذارند.

ژانگ توضیح داد: «این کمی شبیه تغییر چند رقم در یک کد پستی مولکولی است.

به عنوان مثال، محققان دریافتند که در موش‌ها، پلیمرهایی با گروه‌های کلسترول نزدیک به هم جمع شده‌اند و در طحال قوی‌تر می‌شوند. سلول های ایمنی که در آنجا قرار دارند پروتئینی تولید می کنند که التهاب را تحریک می کند و باعث علائم آرتریت می شود.

اما آیا داروی بیشتر در مکان مناسب به معنای درمان بهتر است؟ ژانگ و تیمش برای آزمایش کل سیستم در محل کار، یک حامل متصل به طحال را با یک الیگونوکلئوتید بارگذاری کردند - نوعی که تولید پروتئین خاصی را که باعث التهاب و علائم آرتریت می شود متوقف می کند.

هنگامی که به پلیمر متصل شد، دارو در سطحی تقریبا 2500 برابر بیشتر از زمانی که به تنهایی معرفی شد در محل تجمع می یابد. ژانگ گفت که یک دوز تنها یک هفته پس از اینکه محققان شروع به القای آرتریت کردند، موش ها را تا پایان مطالعه 45 روزه بدون علامت نگه داشت.

این تیم اکنون می خواهد درمان بیماری های ژنتیکی پوست و اختلالات عضلانی را بررسی کند. آنها همچنین به دنبال جام مقدس از تحویل دارو هستند - عبور داروها از سد محافظتی اطراف مغز.

جیاچن لین و همکاران، پلیمرهای برس بطری دیجیتال با توالی تعریف شده برای تحویل الیگونوکلئوتیدی قابل برنامه ریزی، مجله انجمن شیمی آمریکا (2026). DOI: 10.1021/jacs.6c09537

اطلاعات مجله: مجله انجمن شیمی آمریکا

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →

این داستان با حسن نیت ارائه شده توسط Northeastern Global News.northeastern.edu بازنشر شده است.