محققان دانشگاه مک‌گیل کشف کرده‌اند که برخی میکروب‌ها چگونه داروهای قوی مانند آنتی‌بیوتیک‌ها و درمان‌های ضدسرطان را تولید می‌کنند.
یافته‌های شگفت‌انگیز آنها می‌تواند روش تحقیق درزمینهٔ ساخت دارو را کلاً تغییر دهد و راه را برای طراحی داروهای نسل بعدی هموار کند. این موضوع را مارتین اشمینگ، محقق اصلی و استاد در دپارتمان بیوشیمی و مرکز بیولوژی ساختاری دانشگاه مک‌گیل توضیح داد.
اشمینگ و تیم او به مطالعه پروتئین‌های خاصی به نام سینتتازهای پپتید غیرریبوبومی پرداختند که مانند ماشین‌های کوچک در سلول‌ها عمل می‌کنند. این «ماشین‌ها» با اتصال قطعات کوچک‌تر به نام اسیدهای آمینه مولکول‌های پیچیده‌تر را می‌سازند. به مدت چند دهه، نحوه عملکرد دقیق این میکروب‌ها در تولید داروهای نجات‌دهنده جان از دانشمندان دور مانده بود.
برای درک این فرآیند، محققان از ابزارهای پیشرفتهای استفاده کردند تا تصاویر بسیار دقیقی از این «ماشین‌ها» قبل و بعد از اتصال اسیدهای آمینه بگیرند. برای این کار، آنها لازم بود که این «ماشین‌ها» را به‌گونه‌ای جدا کنند که بهترین «ژست‌ها» برای عکاسی را فراهم کند و سپس دوباره آنها را به هم متصل کنند.
آنجلو پستوفیدیس، نویسنده اصلی و دانشجوی دکتری می‌گوید: «گرفتن تصاویر سه‌بُعدی از این آنزیم‌های بزرگ مانند حل کردن یک پازل مولکولی بود»
مارتین اشمینگ نیز تأکید می‌کند که «سال‌ها تلاش مداوم و بسیاری از موانع را پشت سر گذاشتیم، اما نتایج ارزشش را داشت. برای اولین بار، ما دیدگاهی شفاف از نحوه کار این آنزیم‌ها داریم و این چیزی نیست که کسی پیش‌بینی کرده باشد».
«کار ما به روشن شدن این فرآیند طبیعی شگفت‌انگیز کمک می‌کند. ما درنهایت نحوه کنار هم گذاشتن این ماشین‌های میکروبی برای شکل دادن به بلوک‌های سازنده و تشکیل این ترکیبات حیات‌بخش را آشکار کردیم. این یک دستاورد چند دهه‌ای است و نتیجه تلاش تیمی ما با همکارانمان در دانشگاه UCLA بود.»
مارتین اشمینگ اضافه می‌کند: میکروب‌ها درواقع «در یک مسابقه تسلیحاتی تکاملی با یکدیگر درگیر هستند و اکنون ما مهم‌ترین مرحله در نحوه ساخت این سلاح‌ها را درک کرده‌ایم.»
او گفت که دانشمندان به‌طور سنتی بر این باور بودند که این فرآیند شامل کاتالیست قلیایی عمومی است، اما اکنون متوجه شده‌اند که این فرآیند از طریق تثبیت الکترواستاتیک در یک مسیر واکنش هم‌زمان اتفاق می‌افتد.
طراحی داروهای نسل بعدی
این کشف می‌تواند پیامدهای گسترده‌ای برای پزشکی داشته باشد. درک جزئی و دقیق نحوه کار این آنزیم‌ها می‌تواند راه‌های جدیدی را برای طراحی داروهای نسل آینده باز کند.
دکتر اشمینگ معتقد است: «پتانسیل این موضوع بسیار زیاد است. این ماشین‌های میکروبی در حال حاضر گنجینه‌ای از درمان‌ها هستند. درک مکانیزم‌های آنها می‌تواند به ما اجازه دهد تا آنها را برای داروهای جدید و سفارشی طراحی کنیم.» نتایج این تحقیقات نشان‌دهنده یک‌قدم مهم به‌سوی استفاده از این ماشین‌ها به‌عنوان ابزاری اصلی برای کشف داروهای جدید است.
این یافته همچنین نقشه راه جدیدی را برای مطالعه سیستم‌های بیولوژیکی پیچیده‌تر ایجاد می‌کند.
پیستوفیدیس نیز معتقد است: «روش‌های نوآورانه‌ای که برای مطالعه این آنزیم‌ها توسعه داده‌ایم، می‌تواند راه را برای درک ماشین‌های مولکولی به همین اندازه دست‌نیافتنی هموار کند، چه دارو بسازند و چه‌کار متفاوتی داشته باشند.»
اشمینگ گفت: «دانش‌بنیادی مهم است؛ و گاهی اوقات، حل معمای طبیعت درها را به روی ما باز می‌کند که حتی نمی‌دانستیم وجود دارند.»
اشمینگ و تیمش هنوز به تحقیق در این زمینه پایان نداده‌اند. او گفت: «اگرچه این مطالعه مرحله مرکزی در سنتز این آنتی‌بیوتیک‌ها را روشن می‌کند، اما هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری از تصاویر سه‌بعدی بعدی این ماشین‌های میکروبی زیبا داریم.»
درباره طراحی داروهای نسل آینده چه می‌دانیم؟
طراحی داروهای نسل آینده شامل یک رویکرد چندوجهی است که از پیشرفتهای فناوری، بیولوژی و شیمی بهره می‌برد. در اینجا به چند جنبه کلیدی که به توسعه داروهای نوآور کمک می‌کند اشاره می‌کنم:
شناسایی و اعتبارسنجی هدف: درک مکانیزم‌های بیولوژیکی بیماری‌ها برای شناسایی اهداف دارویی جدید، مانند پروتئین‌ها یا مسیرهای خاصی که در پیشرفت بیماری نقش دارند.
غربالگری با توان بالا: استفاده از سیستم‌های خودکار برای آزمایش سریع هزاران ترکیب در برابر یک هدف انتخاب‌شده که مرحله کشف اولیه را تسریع می‌کند.
طراحی دارو با استفاده از محاسبات: به‌کارگیری ابزارهای طراحی داروی مبتنی بر رایانه که آن را CADD می‌نامند، برای پیش‌بینی چگونگی تعامل ترکیبات جدید با پروتئین‌های هدف.
بیوتکنولوژی و بیولوژیک‌ها: توسعه بیولوژیک‌ها، مانند آنتی‌بادی‌های مونوکلونال یا درمان‌های ژنی که می‌تواند درمان‌های هدفمند و عوارض جانبی کمتری نسبت به مولکول‌های کوچک سنتی ارائه دهد.
داروهای شخصی‌سازی شده: تطابق داروها بر اساس ساختار ژنتیکی فرد برای بهینه‌سازی کارایی و حداقل سازی عوارض جانبی. این رویکرد اغلب شامل بیومارکرها برای راهنمایی انتخاب‌های درمانی است.
تکنیک‌های فرمولاسیون بهبودیافته: نوآوری در فرمولاسیون دارو می‌تواند بهبود زیست، ثبات و رضایت بیمار را افزایش دهد. مثال‌هایی از این‌ها شامل سیستم‌های تحویل نانوذره‌ای و فرمولاسیون‌های ماندگار است.
هوش مصنوعی و یادگیری ماشین: استفاده از AI و ML برای تجزیه و تحلیل مجموعه داده‌های بزرگ از ژنومیک، پروتئومیک و آزمایش‌های بالینی. این فناوری‌ها می‌توانند الگوها را کشف کرده و نتایج را پیش‌بینی کنند که سرعت دشواری کشف دارو را افزایش می‌دهد.
شیمی پایدار: پذیرش اصول شیمی سبز برای سالم‌تر و اقتصادی‌تر کردن فرآیند توسعه دارو.
بهینه‌سازی آزمایش‌های بالینی: استفاده از طراحی‌های سازگار و شواهد دنیای واقعی برای افزایش کارایی آزمایش‌های بالینی که اجازه تنظیمات سریع‌تر بر اساس نتایج جاری را می‌دهد.
نظارت پس از بازار: پیاده‌سازی سیستم‌هایی برای پایش ایمنی و کارایی داروها پس از تأیید که می‌تواند اطلاعات مفیدی برای طراحی و اصلاحات آینده داروها ارائه دهد.
هدف نهایی از طراحی داروهای نسل آینده، ایجاد درمان‌های مؤثر است که ایمن‌تر، هدفمندتر و بهتر با نیازهای متنوع بیماران سازگار باشند.
منبع: وب‌سایت دانشگاه مک‌گیل
ارسال نظرات