طور باحث من جامعة بار إيلان استراتيجية جزيئية لعلاج سرطان الدم * قادت البروفيسور ميرا بريدا سيد من كلية علوم الحياة دراسة ركزت على تحلل البروتين الموجود بشكل مميز في خلايا سرطان الدم * وقد جمع البحث بين علم الأحياء والذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي، مما أتاح تحديد الجزيئات التي سيتم استخدامها لمهاجمة البروتين المستهدف.
طور الباحثون في جامعة بار إيلان نهجا علاجيا جديدا لمكافحة سرطان الدم. الطريقة التي طورتها أ.د ميرا بردى سعد ويعتمد فريقها البحثي على مهاجمة بروتين هيكلي خلوي يسمى WASp ويوجد في حالة هيكلية فريدة في خلايا الدم السرطانية النشطة.
لكي تقوم الخلايا السرطانية بوظائفها الخبيثة، تعتمد على بروتين الأكتين، الذي يلعب أدوارًا رئيسية في الهيكل الخلوي. تحتاج الخلايا السرطانية إلى الأكتين لكي تكون نشطة وتتكاثر وتهاجر وتنتشر. يتحكم بروتين يسمى WASp في نشاط الأكتين وبنيته. ركز البحث الذي أجري في جامعة بار إيلان على تدمير WASp في الخلايا السرطانية وأظهر أن تفككه يساعد على إبطاء هذه الخلايا السرطانية وقتلها.
حتى الآن، لم يتم فهم تورط WASp في السرطان بشكل كامل، ولكن من المعروف أنه في الخلايا السرطانية يكون في حالة هيكلية "مفتوحة" فريدة من نوعها، مما يسمح بالتعرف عليه والتلاعب به. وهذا يعني أن الضرر الذي يلحق بـ WASp قد يؤدي بشكل رئيسي إلى تلف الخلايا السرطانية دون تهديد الخلايا الطبيعية، وقد يكون مفيدًا لعلاج جميع أنواع سرطان الدم.
لإتلاف الهيكل العظمي للخلية السرطانية، أجرى فريق البحث عملية فحص وحدد جزيئات صغيرة (مركبات جزيئية صغيرة - SMCs) تقوم بتكسير بروتين WASp في حالة هيكلية "مفتوحة". وللتعرف على الجزيئات الصغيرة، استخدم فريق البحث تقنيات التقارب الحيوي، وهو مجال يجمع بين علم الأحياء والتقنيات الهندسية المختلفة، في هذه الحالة الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي (AI/ML). من خلال استخدام أداة التنبؤ التي طورتها البروفيسور ياناي عوفران ومن بار إيلان، تم العثور على جزيئات صغيرة وتحديدها في مختبر البروفيسور باردا سعد والتي تؤدي بالفعل إلى تدمير الخلايا السرطانية دون التسبب في خطر كبير على الخلايا الطبيعية. وأثبت الباحثون فعالية استخدام الخلايا الجذعية السرطانية في إيقاف زراعة الخلايا السرطانية وقتلها في تجارب مخبرية على خلايا مأخوذة من مرضى (بالتعاون مع مستشفى شيبا) وأيضاً في نموذج لفئران تحمل أوراماً موجودة في البشر.
وقد يقدم هذا البحث، الذي يجري منذ عام 2015 بتمويل من هيئة الابتكار، إجابة لأنواع سرطان الدم التي لم يتم العثور على علاج مناسب لها بعد. إن الهجوم المستهدف على WASp، المصمم لتدمير الهيكل الخلوي للخلايا السرطانية، قد يحل محل علاجات مثل العلاج الكيميائي والعلاجات البيولوجية الأخرى، والتي بسبب افتقارها إلى الخصوصية لا تلحق الضرر بخلايا سرطان الدم فحسب، بل أيضًا الخلايا الأخرى في الجسم. الجسم أو تسبب مقاومة الخلايا السرطانية للعلاج.
هذه هي الطريقة التي تعمل بها الجزيئات الصغيرة SMCs: يتم مساعدة بروتين WASp بواسطة بروتين آخر، WIP، الذي يتصل به عند نقطة محددة تعرف باسم "موقع التعرف" ويحميه من التحلل. ترتبط الجزيئات الصغيرة بموقع التعرف وتمنع اتصال البروتينين المذكورين أعلاه وبالتالي تسرع من انهيار WASp الذي لم يعد محميًا بواسطة WIP. يقول البروفيسور باردا سعد: "جاءت الفكرة عندما اكتشفنا عملية الدفاع عن WASp في مختبري، خلال دراسة نشرت عام 2014 في المجلة العلمية Science Signaling". "أدى هذا البحث الأساسي إلى فتح استراتيجية علاجية جديدة."
إن المعرفة المسبقة بمواقع تحلل WASp، والتي تم تحديدها أيضًا في مختبر باردا-سعد، مكنت من تحديد الخصائص المختلفة لمواقع الارتباط، كما أمكن التنبؤ بنوع الجزيئات الصغيرة التي من شأنها الارتباط بالوسيط بين بروتينات WIP وWASp وفصلهما. استخدم فريق البحث التعلم الآلي للتنبؤ بتفاعلات WASp مع بيئته وتحديد الجزيئات التي لا تمنع مواقع تحلل WASp. وبمجرد التعرف على هذه الجزيئات، تحقق الباحثون من تأثيرها في العمل التجريبي الجزيئي والكيميائي الحيوي في زراعة الخلايا، ثم في الفئران النموذجية للحيوانات التي تحمل أورامًا سرطانية بشرية.
ويشير البروفيسور باردا سعد إلى أن استخدام الجزيئات الصغيرة موجود اليوم بالفعل لأغراض طبية مختلفة، ويمكن إعطاؤها للمريض عن طريق الحقن في الوريد، أو في مجرى الدم، أو عن طريق البلع. وما يدل على سلامة الاستراتيجية العلاجية الجديدة هو بنية WASp في خلايا الدم الطبيعية: فهي بنية "مغلقة"، على عكس البنية المفتوحة الموجودة في خلايا الدم السرطانية، والتي تمنع اتصال الجزيئات الصغيرة بموقع التعرف. ولذلك، من الناحية النظرية، فإن استخدام الجزيئات الصغيرة لا ينطوي على مخاطر كبيرة. ومع ذلك، فمن المفهوم أن هذا المفهوم لا يزال يحتاج إلى الخضوع لاختبارات السلامة قبل السريرية والسريرية كما هو معتاد بالنسبة لأي دواء. ركزت هذه الدراسة بشكل أساسي على ليمفوما اللاهودجكين، ولكن بما أن سرطانات الدم الأخرى تعبر أيضًا عن البروتين المستهدف، والذي لا يتم التعبير عنه في الخلايا غير الدموية، فهناك احتمال كبير أن يعمل فيها أيضًا.
بالنسبة للبروفيسور بريدا سعد، فإن تطوير الاستراتيجية العلاجية الجديدة يعد أكثر من مجرد إنجاز علمي. "لسنوات عديدة، وأيضًا أثناء دراستي للدكتوراه وما بعد الدكتوراه في معهد وايزمان ولاحقًا في المعاهد الوطنية للصحة في ماريلاند بالولايات المتحدة الأمريكية، ركزت على الأبحاث الأساسية. وتقول: "إن عدداً من حالات السرطان التي تم اكتشافها في عائلتي جعلتني أفكر دائماً بشكل تطبيقي، وهو كيفية أخذ المعرفة الأساسية واستخدامها لتطوير استراتيجية علاجية". "إن العملية طويلة ومطولة لأنها تتطلب فهمًا شاملاً لكيفية عمل الخلايا وكيف تختلف الخلايا السرطانية عن الخلايا الطبيعية - ما هي نقاط الضعف التي يمكن استغلالها؟ وفي هذه الدراسة، استخدمنا المعرفة الواسعة التي اكتسبناها لتخطيط استراتيجية تطبيقية."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
