وضع حد للوباء

من خلال "التطور في أنبوب الاختبار" ابتكر علماء معهد وايزمان للعلوم جزيئا قد يستخدم كعلاج فعال لكورونا

حتى أسابيع قليلة مضت، بدا أن اللقاحات تمثل الطريق للخروج من الوباء بالنسبة للعالم، لكن الظهور المستمر للمتغيرات الجديدة يزيد من فهم أنه إلى جانب اللقاحات، هناك أيضًا حاجة ملحة لعلاج طبي فعال ضد فيروس كورونا. . بالبحوث المنشورة في المجلة العلمية طبيعة علم الأحياء الدقيقة طور علماء معهد وايزمان للعلوم - بالتعاون مع معهد باستور في فرنسا والمعاهد الوطنية للصحة (NIH) في الولايات المتحدة - نهجا علاجيا جديدا: بدلا من التركيز على "بروتين التاج" لفيروس كورونا المسؤول عن دخول الفيروس إلى خلايا الجسم، سلط الباحثون الضوء نحو الداخل - على البروتين الموجود على أغشية خلايانا وهو بوابة دخول الفيروس. وباستخدام أساليب "التطور في المختبر" المتقدمة، طور الباحثون جزيئا بروتينيا صغيرا يعمل بمثابة "فلين" يمنع دخول الفيروس إلى خلايا الجسم، وقد يصبح علاجا لكورونا.

يركز جزء كبير من علاجات كورونا قيد التطوير حاليًا - واللقاحات المستخدمة بالفعل - على بروتين "السنبلة" - ذلك البروتين سيئ السمعة الموجود على غلاف الفيروس ويعطيه شكل التاج الشهير. ومع ذلك، فمن المعروف الآن أن هذا البروتين يميل إلى تطوير طفرات تؤدي إلى تآكل فعالية العلاجات المختلفة. يوضح البروفيسور: "بما أن الفيروس يتغير باستمرار، فقد قررنا أنه سيكون من الأصح التركيز على البروتين الذي لا يتغير - مستقبل ACE2 الذي يدخل الفيروس من خلاله إلى خلايا الجسم". جدعون شرايبر من قسم العلوم الجزيئية الحيوية في معهد وايزمان. ومن المتوقع أن يكون هذا النهج العلاجي أكثر مقاومة لظهور سلالات جديدة من الفيروس، وهو التحدي الرئيسي الذي يواجه حاليا القضاء على الوباء.

إن مستقبل ACE2، الموجود على أغشية الخلايا التي تبطن جدران الرئة (ومن هنا الضرر المعروف الذي تسببه الإكليل لهذا العضو) والأعضاء الأخرى، هو إنزيم أساسي يشارك في عمليات التحكم في ضغط الدم. لذلك، رغم أن الأمر قد يكون مغريًا، إلا أنه لا يُنصح بتطوير دواء يمنع نشاطه على الفور. وعليه فإن مختبر البروفيسور شرايبر المتخصص في دراسة التفاعلات بين البروتينات يهدف إلى تطوير جزيء البروتين الذي سيرتبط بـ ACE2 بطريقة أفضل وأكثر كفاءة من بروتين التاج الفيروسي - وبالتالي منع طريق الفيروس من الاختراق. الخلايا - دون تعطيل النشاط الحيوي للمستقبل

أثناء فحص ملايين الطفرات المتلقاة، اكتشف الباحثون شيئًا مذهلاً: بالفعل بعد الجولة التطورية الأولى، تم إنشاء طفرات في المختبر تنبأت بتطور متغيرات أكثر عدوى لفيروس كورونا - البريطاني (ألفا)، والجنوب أفريقي (بيتا) والسلالات البرازيلية (جاما).

قام العلماء، بقيادة باحث ما بعد الدكتوراه الدكتور يراي زاهاردنيك، بعزل موقع ربط ACE2 على بروتين التاج، ووضعوه خلال سلسلة من جولات "التطور في المختبر". هذه الطريقة، التي أتقنها الدكتور يراي زاهاردنيك، والتي تحاكي عمليات الانتقاء الطبيعي بسرعة أكبر بكثير، تستخدم سلالة معدلة وراثيا من خميرة الخبز. ونظرًا لأن خلايا الخميرة هي ركيزة مناسبة للتعديلات الجينية، فقد تمكن الباحثون من فحص ملايين الطفرات التي تم إنشاؤها في خلايا الخميرة أثناء جولات الانتقاء الاصطناعي بكفاءة وسرعة. يقول البروفيسور شرايبر: "كان الهدف النهائي هو العثور على جزيء يكون أكثر لزوجة بشكل ملحوظ من النسخة الفيروسية الأصلية، وبالتالي يسد بوابة الدخول". 

أثناء فحص ملايين الطفرات المتلقاة، اكتشف الباحثون شيئًا مذهلاً: بالفعل بعد الجولة التطورية الأولى، تم إنشاء طفرات في المختبر تنبأت بتطور متغيرات أكثر عدوى لفيروس كورونا - البريطاني (ألفا)، والجنوب أفريقي (بيتا) والسلالات البرازيلية (جاما). وتشير هذه الحقيقة بوضوح إلى العلاقة بين قوة الارتباط بمستقبل ACE2 ودرجة فعالية الفيروس. ومن المثير للاهتمام أن الطفرات التي تميز السلالة الهندية (دلتا)، وهي السلالة السائدة اليوم في أجزاء كثيرة من العالم، لم تظهر في التجربة في خلايا الخميرة، لأن الطفرات التي جعلت دلتا معدية للغاية حسنت بشكل أساسي قدرتها على تجنب العدوى. الجهاز المناعي - وليس قدرته على الارتباط بـ ACE2.

ومن بين ملايين الطفرات التي تم إنشاؤها، عزل الباحثون جزيء بروتين صغير قدرته على الارتباط بمستقبل ACE2 أعلى بألف مرة من قدرة الارتباط في موقع الارتباط الأصلي للفيروس. بالإضافة إلى ذلك، أظهر طالبا البحث مايا شيمش وشير مارسيانو أن هذا البروتين لا يناسب ACE1,000 فقط مثل غطاء الزجاجة، ولكنه أيضًا لا يضر الوظيفة الأساسية لـ ACE2 على الإطلاق. علاوة على ذلك، وبفضل قدرته القوية على الارتباط، كانت هناك حاجة إلى تركيزات منخفضة للغاية منه "لإغلاق" بوابة دخول الفيروس وسد طريقه. علاوة على ذلك، كما توقع العلماء، عمل الفلين بنفس القدر من الفعالية ضد جميع المتغيرات المعروفة للفيروس.

ومن أجل تحويل جزيء الفلين إلى علاج محتمل لكورونا، تعاون في مختبر البروفيسور شرايبر مع البروفيسور يانون روديتش من قسم علوم الأرض والكواكب بالمعهد، وقاموا بتطويره - بالتعاون مع الدكتور إيرا ميرتون والدكتور. تشيونلين لي - طريقة لإعطاء البروتين للمرضى باستخدام رذاذ الجهاز التنفسي. تم اختبار هذا النهج العلاجي الجديد بنجاح في تجربة على الهامستر في المعاهد الوطنية للصحة - حيث أدى العلاج إلى تقليل ظهور الأعراض وشدتها بشكل كبير. ومن المتوقع إجراء دراسات ما قبل السريرية إضافية في المعاهد الوطنية للصحة في المستقبل القريب.