ابتكر باحثون من جامعة باث الطبيعة كمصدر إلهام لتطوير أداة جديدة أكثر مراعاة للبيئة وأبسط وأقل تكلفة لتطوير الأدوية باستخدام إنزيم من زهرة  Oldenlandia affinis  لإنتاج بروتينات وببتيدات حلقية مستقرة، مما  يحدث ثورة في إنتاج الأدوية وتطوير علاجات صيدلانية جديدة ويمكن تطبيقه في مختلف الصناعات.

وتعمل العلاجات الدوائية غالبًا عن طريق الارتباط بالبروتينات التي تلعب دورًا في الأمراض، وبالتالي تثبيط وظيفتها، يمكن لهذه العملية إما أن تخفف الأعراض أو تعالج الحالة المرضية بشكل مباشر.

فبدلاً من الاعتماد على أدوية الجزيئات الصغيرة التقليدية، والتي غالبًا ما تكافح من أجل تعطيل تفاعلات البروتين، تستكشف صناعة الأدوية استخدام بروتينات صغيرة تسمى "الببتيدات"، تعمل هذه الببتيدات بطريقة مماثلة، مما يوفر طريقة أكثر فعالية لمنع هذه التفاعلات.

التحديات مع الببتيدات والبروتينات

ومع ذلك، فإن الببتيدات والبروتينات في كثير من الأحيان لا تصنع أدوية جيدة جدًا لأن هياكلها ثلاثية الأبعاد يمكن أن تتفكك، فهي حساسة لدرجات الحرارة المرتفعة ويمكن أن يكون من الصعب الوصول إلى خلايا الجسم، حيث يتم العثور على العديد من الأهداف الدوائية المثيرة ولكن الصعبة.

وقد طور العلماء في جامعة باث University of Bath حاليا طريقة للتغلب على هذه المشكلة، فعادةً ما يكون للبروتينات وخيوط الببتيد بداية ونهاية - من خلال ربط هذه الأطراف السائبة معًا، من الممكن إنشاء بروتينات وببتيدات "دورية" صلبة للغاية مما يحسن الحرارة والاستقرار الكيميائي بالإضافة إلى تسهيل دخولها إلى الخلايا.استخدام الإنزيمات النباتية للإنتاج الضخم

أخذوا إنزيمًا يسمى OaAEP1 من زهرة Oldenlandia affinis، وهي زهرة أرجوانية صغيرة تنمو في المناطق الاستوائية، وقاموا بتعديله قبل نقله إلى خلايا بكتيرية، تمت زراعة هذه المزارع البكتيرية حتى تتمكن من إنتاج البروتين بكميات كبيرة مع ربط الأطراف في خطوة واحدة في نفس الوقت.

ويمكن للنباتات القيام بهذه العملية بشكل طبيعي، ولكنها بطيئة ومنخفضة الإنتاجية. وبدلاً من ذلك، يمكن إجراء عملية التدوير كيميائيًا عن طريق عزل الإنزيم ثم خلط كواشف متعددة في أنبوب اختبار، لكن هذا يتطلب خطوات متعددة ويستخدم مواد كيميائية مذيبة سامة.

نظام بكتيري أبسط وأرخص

يؤدي وضع العملية برمتها في نظام بكتيري إلى زيادة المحصول، واستخدام كواشف صديقة بيولوجيًا أكثر استدامة، ويتطلب خطوات أقل. ولذلك فهو أبسط وأرخص بكثير.

ولتوضيح هذا النهج، طبق العلماء تقنية OaAEP1 البكتيرية على بروتين يسمى DHFR، ووجدوا أن ضم أطراف الرأس والذيل معًا جعله أكثر مقاومة للتغيرات في درجات الحرارة مع الحفاظ على وظيفته الطبيعية.

آراء الخبراء 

وقال البروفيسور جودي ماسون، من قسم علوم الحياة بجامعة باث: "البروتينات والببتيدات حساسة جدًا للحرارة بشكل عام، لكن عملية التدوير تجعلها أكثر قوة". يصنع نبات أولدنلانديا بشكل طبيعي البروتينات الحلقية كجزء من آلية الدفاع لردع الحيوانات المفترسة. لذلك قمنا بتسخير هذه القوة الخارقة للزهرة من خلال تعديل OaAEP1  ودمجها مع تكنولوجيا إنتاج البروتين البكتيري الحالية لإنشاء أداة قوية حقًا من شأنها أن تساعد صناعة اكتشاف الأدوية".

وقال الدكتور سايمون تانغ، الباحث المشارك من قسم علوم الحياة بجامعة باث: "تعد البروتينات والببتيدات واعدة جدًا كمرشحات للأدوية، ولكن هناك عنق الزجاجة الكبير أمام تطوير علاجات علاجية جديدة يتمثل في إنتاج ما يكفي من المادة للوصول إليها". المرضى دون تكبد تكلفة فلكية، "عمليتنا الجديدة تتيح للبكتيريا القيام بكل العمل - والنتيجة هي أيضًا أنها أكثر نظافة وأكثر مراعاة للبيئة، ولأنها تحتوي على خطوات أقل، فإن القيام بها أسهل كثيرًا. نحن متحمسون حقًا بشأن التطبيقات المحتملة لهذا، ليس فقط لصناعة الأدوية ولكن أيضًا للصناعات الأخرى مثل صناعة المواد الغذائية وصناعة المنظفات والتكنولوجيا الحيوية وإنتاج الطاقة الحيوية".

بتصرف عن Scitechdaily

الصورة الرئيسية: Peter Warren