آنتی بادی خوب است. مولکولهای ماشین بهتری؟


ویروس کرونا ممکن است جدید باشد ، اما طبیعت مدتهاست که ابزار شناسایی آن را حداقل در مقیاس میکروسکوپی به انسان داده است: آنتی بادی ها ، پروتئین های ایمنی Y شکل که می توانند به عوامل بیماری زا متصل شده و از نفوذ آنها به سلول جلوگیری کنند.

میلیونها سال تکامل این پروتئینها را در سلاحها برای مبارزه با بیماریها مانند امروز کامل کرده است. اما فقط در طی چند ماه ، ترکیبی از هوش انسان و ماشین ممکن است مادر بازی را در بازی خودش شکست دهد.

با استفاده از ابزارهای محاسباتی ، تیمی از محققان دانشگاه واشنگتن مولکولی را طراحی و ساخته اند که در صورت مواجهه با ویروس کرونا در آزمایشگاه ، می تواند حداقل مانند آنتی بادی به آن حمله کرده و آن را توقیف کند. هنگام سمپاشی بینی موش و همستر ، به نظر می رسد از حیوانات در برابر بیماری های جدی نیز محافظت می کند.

این مولکول که به دلیل توانایی اتصال به ویروس کرونا ، مینی باند نامیده می شود ، به اندازه کافی کوچک و پایدار است که به صورت لیوفیلیزه شده به صورت انبوه تحویل شود. باکتری ها همچنین می توانند برای دفع این مینی چسب ها طراحی شوند ، که به طور بالقوه آنها را نه تنها موثر بلکه ارزان و راحت نیز می کند.

محصول این تیم هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد و به این زودی ها در بازار عرضه نخواهد شد. لورن کارتر ، یکی از محققان این پروژه به سرپرستی دیوید بیکر ، بیوشیمی ، گفت: “در حال حاضر” بسیار امیدوار کننده به نظر می رسد. ” سرانجام ، افراد سالم می توانند مینی چسب ها را به عنوان اسپری بینی تجویز کرده و احتمالاً ذرات ویروس کرونا را دریافت کنند.

دکتر کارتر گفت: “زیبا ترین کاربرد می تواند چیزی باشد که شما روی تخت خواب نگه دارید.” “این یک رویاست.”

اتصال دهنده های کوچک آنتی بادی نیستند ، اما به روش های مشابه ویروس را خنثی می کنند. ویروس کرونا با استفاده از نوعی تعامل بین قفلها و کلیدها وارد سلول می شود و پروتئینی به نام سنبله – کلید را در یک قفل مولکولی به نام ACE-2 قرار می دهد که قسمت خارجی سلولهای انسانی را تزئین می کند. آنتی بادی های ساخته شده توسط سیستم ایمنی بدن انسان می توانند در این روند اختلال ایجاد کنند.

بسیاری از دانشمندان امیدوارند که مقلدهای تولید شده انبوه از این آنتی بادی ها به درمان افراد مبتلا به Covid-19 کمک کند یا از بیماری آنها پس از عفونت جلوگیری کند. اما آنتی بادی های زیادی برای کنترل ویروس کرونا مورد نیاز است ، به خصوص اگر عفونت مداوم وجود داشته باشد. آنتی بادی ها همچنین تولید و تحویل انسان را تحت فشار قرار می دهند.

برای توسعه یک گزینه کمتر پیچیده ، اعضای آزمایشگاه بیکر ، به رهبری بیوشیمی دان Lonxing Cao ، یک رویکرد محاسباتی را در پیش گرفتند. محققان در حال مدل سازی چگونگی تعامل میلیون ها پروتئین فرضی با طراحی آزمایشگاهی با سنبله هستند. پس از ریشه کن کردن مرتب عملکرد بد ، تیم بهترین ها را در میان گروه انتخاب کرد و آنها را در آزمایشگاه سنتز کرد. آنها هفته ها به تعویض بین رایانه و نیمکت پرداختند و به فکر طراحی هایی افتادند که با حداکثر دقت ممکن شبیه سازی و واقعیت داشته باشد.

تیم ساینس ماه گذشته گفت ، نتیجه یک مینی چسب کاملاً خانگی بود که به راحتی به ویروس می چسبید.

آشر ویلیامز ، مهندس شیمی دانشگاه کرنل که در این مطالعه نقش نداشت ، گفت: “این یک گام فراتر از ساخت پروتئین های طبیعی است.” دکتر ویلیامز اضافه کرد ، اگر برای اهداف دیگر سازگار شود ، “این یک مزیت بزرگ برای بیوانفورماتیک خواهد بود. “

دکتر بیکر گفت ، این تیم اکنون در حال کار بر روی الگوریتم های آموزش عمیق است که می تواند به رایانه های آزمایشگاهی بیاموزد تا روند تکرار آزمایش و خطا را در طراحی پروتئین ساده کنند و محصولات را به جای ماهها در هفته ارائه دهند.

تازگی رویکرد مینی اتصال دهنده نیز می تواند یک ایراد باشد. به عنوان مثال ، ویروس کرونا ممکن است جهش یافته و در برابر مولکول خودتان مقاومت کند.

دانیل-آدریانو سیلوا ، بیوشیمیایی در شرکت زیست دارویی Neoleukin مستقر در سیاتل که قبلاً در دانشگاه واشنگتن با دکتر بیکر تحصیل کرده بود ، ممکن است استراتژی دیگری طراحی کرده باشد که می تواند مشکل مقاومت را حل کند.

تیم وی همچنین پروتئینی را طراحی کرده است که می تواند از حمله ویروس به سلول جلوگیری کند ، اما مولکول DIY آنها کمی بهتر شناخته شده است. این یک نسخه کوچکتر و سالم از پروتئین انسانی ACE-2 است – پروتئینی که چسبندگی بسیار بیشتری به ویروس دارد ، بنابراین این مولکول می تواند به عنوان یک فریبنده عامل پاتوژن را از سلولهای آسیب پذیر دور کند.

کریستوفر بارنز ، زیست شناس ساختاری در انستیتوی فناوری کالیفرنیا که با پروژه Neolekin همکاری می کند ، گفت: توسعه پایداری بی فایده خواهد بود. ویروس کرونا ویروس که دیگر نمی تواند طعمه آن شود ، احتمالاً توانایی اتصال به چیز واقعی یعنی نسخه انسانی ACE-2 را نیز از دست خواهد داد. دکتر بارنز گفت: “این یک تناسب اندام بزرگ برای ویروس است.”

دکتر کارتر گفت ، ساخت مینی چسباننده و طعمه های ACE-2 به راحتی انجام می شود و احتمالاً تنها در ازای آنتی بادی های مصنوعی که می توانند برچسب های قیمتی بالغ بر هزار دلار داشته باشند ، فقط یک پنی دلار هزینه دارد. و در حالی که برای حفظ طول عمر لازم است آنتی بادی ها سرد نگه داشته شوند ، پروتئین های DIY می توانند برای عملکرد خوب در دمای اتاق یا حتی در شرایط شدیدتر طراحی شوند. دکتر کائو گفت: “مینی چسب دانشگاه واشنگتن” می تواند جوش بیاورد و هنوز هم خوب است.

این استقامت باعث می شود که این مولکول ها به روش های مختلف حمل و نقل آسان و تجویز آنها آسان باشد ، شاید با تزریق آنها به جریان خون به عنوان درمانی برای عفونت مداوم.

دو مولکول طراحی نیز ویروس را درگیر فشرده سازی بسیار قوی می کند و باعث می شود افراد کمتری بتوانند کارهای بیشتری انجام دهند. Atabey Rodriguez Benitez ، بیوشیمیایی از دانشگاه میشیگان که در این مطالعه نقش نداشت ، گفت: “اگر چیزی دارید که این امر را به خوبی متصل می کند ، نیازی به استفاده زیاد نیست.” “این بدان معنی است که شما پول بیشتری برای پول خود دریافت می کنید.”

هر دو گروه تحقیقاتی در حال تحقیق بر روی محصولات خود به عنوان ابزار بالقوه نه تنها برای مبارزه با عفونت بلکه برای جلوگیری از آن به طور مستقیم ، تا حدی به عنوان یک واکسن کوتاه مدت هستند. در یک سری آزمایشات که در مقاله خود شرح داده شد ، تیم Neoleukin طعمه ACE-2 خود را در بینی همسترها پوشانده و حیوانات را در معرض ویروس کرونا قرار داده است. همسترهای درمان نشده به طور خطرناکی بیمار می شوند ، اما همسترهایی که اسپری بینی دریافت می کنند بسیار بهتر عمل می کنند.

دکتر کارتر و همکارانش در حال انجام آزمایش های مشابه با مینی اتصال دهنده خود هستند و نتایج قابل مقایسه ای را مشاهده می کنند.

محققان هشدار دادند که این یافته ها ممکن است به انسان تبدیل نشود. و هیچ یک از تیم ها هنوز روش کاملی برای تجویز محصولات خود به حیوانات یا انسانها ایجاد نکرده اند.

در آینده ، هنوز ممکن است فرصت هایی برای همکاری دو نوع پروتئین طراح وجود داشته باشد – اگر نه در یک محصول ، حداقل در همان جنگ خشم همه گیر. دکتر کارتر گفت: “این بسیار مکمل است.” اگر همه چیز خوب پیش برود ، مولکولهایی از این دست می توانند به زرادخانه در حال رشد اقدامات بهداشت عمومی و داروهای موجود برای مقابله با ویروس بپیوندند ، وی گفت: “این ابزار دیگری است که می توانید داشته باشید.”

[Like the Science Times page on Facebook.| Sign up for the Science Times newsletter.]


منبع: book-news.ir

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>