تمكن علماء معهد وايزمان من فك رموز البنية المكانية ثلاثية الأبعاد للإنزيم الذي تسبب طفراته مرض غوشيه
تكوينات رسومية مختلفة لإنزيم الجلوكوسيريبروسيدات
قام فريق متعدد التخصصات من العلماء من معهد وايزمان للعلوم مؤخرًا بفك البنية المكانية ثلاثية الأبعاد لإنزيم الجلوكوسيريبروسيدات. بعض الطفرات التي تحدث في هذا الإنزيم هي سبب مرض جوشر، وهو مرض وراثي يهاجم بشكل رئيسي اليهود الأشكناز. وقد يؤدي هذا الاكتشاف إلى تطوير عدة أنواع من الأدوية الفعالة لعلاج المرض.
تم اكتشاف مرض غوشيه في عام 1882 من قبل الطبيب الفرنسي فيليب غوشيه. ومن علامات المرض تورم وتضخم الطحال والكبد، إلى درجة إضعاف وظائفهما. وفي نسخة نادرة نسبيًا من المرض، يؤثر أيضًا على الدماغ. في عشرينيات القرن الماضي، أصبح من الواضح أن سبب المرض هو التراكم المفرط
جزيئات شبيهة بالدهون تسمى دهون الجلوكوزيل سيراميد.
وفي الستينيات أصبح من الواضح أن سبب تراكم الدهون هو خلل في إنزيم معين وظيفته تفكيك الدهون والتحكم في كميتها. وفي الثمانينات تم اكتشاف الجين المسؤول عن إنتاج الإنزيم المتحلل، واتضح أن الطفرات التي تحدث في هذا الجين هي التي تسبب تلف وظيفة الإنزيم، وبالتالي تسبب مرض غوشيه. وفي أوائل التسعينيات، بدأت شركة "جانزيم" الأمريكية بإنتاج الإنزيم الصحيح من الذرة الرفيعة، ثم طورت طريقة إنتاجه باستخدام تقنيات الهندسة الوراثية، في مزارع الخلايا. واليوم، يتم علاج آلاف المرضى المصابين بمرض غوشيه عن طريق حقن إنزيم طبيعي يتم إنتاجه بهذه الطريقة، يسمى "علاج الإنزيم البديل"، أو اختصارًا ERT.
وتتراوح تكلفة العلاج بهذه التقنية بين 100 ألف و300 ألف دولار للمريض الواحد سنوياً.
ومن هنا تتضح أهمية الإمكانية الناشئة عن البحث الحالي لعلماء معهد وايزمان لتطوير أنواع مختلفة من الأدوية الفعالة لهذا المرض.
وضم فريق العلماء من معهد وايزمان، الذي انطلق لفك بنية الإنزيم الذي تسبب طفراته المرض، البروفيسور توني فوتيرمان من قسم الكيمياء البيولوجية، والبروفيسور يوئيل سوسمان من قسم البيولوجيا الهيكلية، والبروفيسور إسرائيل سيلمان من قسم علم الأعصاب. وشاركت في الدراسة أيضًا الدكتورة ميخال هاريل، وليلي توكر، وطالبة البحث هاي دفير، وجميعهم من معهد وايزمان للعلوم.
ومن أجل فك البنية المكانية ثلاثية الأبعاد للإنزيم، يجب إنتاج بلورات منه.
لقد حاول العديد من العلماء، في جميع أنحاء العالم، منذ عقد من الزمن مواجهة هذا التحدي. وقد حاول علماء المعهد - بل ونجحوا مؤخرًا - حل هذه المشكلة عن طريق تقصير معين لأغصان السكر التي تشكل جزءًا من الإنزيم.
وبعد أن نجحوا في صياغة الإنزيم، استخدم الباحثون تقنية بحث تسمى علم البلورات بالأشعة السينية. وبهذه الطريقة يتم تشعيع البلورات بالأشعة السينية، ومن خلال قياس الإشعاع المنبعث من البلورة، يمكن التعرف على البنية المكانية ثلاثية الأبعاد للجزيئات التي تتكون منها. في هذه الحالة، استخدم الباحثون الإشعاع الصادر من السنكروترون، وهو معجل خاص ينتج الأشعة السينية، وتمت العملية في السنكروترون الأوروبي - ESRF - في غرونوبل بفرنسا (إسرائيل عضو كامل العضوية في المنظمة التي تعمل هذا المرفق).
إن اكتشاف بنية الإنزيم الطبيعي قد يؤدي إلى تطوير أدوية مختلفة لعلاج مرض غوشيه. أولاً، قد تساعد هذه المعلومات في تصميم إنزيم أكثر فعالية سيتم حقنه في المرضى واستبدال جزيئات الإنزيم المعيبة في أجسامهم. ويتعلق الأمر بتحسين كفاءة الإنزيم مقارنة بالإنزيم البديل الذي يستخدم حاليًا كدواء لعلاج المرضى الذين يعانون من مرض جوشر. هذه طريقة ERT تمت الموافقة عليها بالفعل من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA)، وبالتالي يبدو أنها قد تكون بديلاً مؤقتًا فعالاً حتى يتم تطوير العلاج الجيني للمرض في المستقبل البعيد (كما نحن كما تعلمون، فإن محاولات تطوير العلاجات الجينية واجهت صعوبات مؤخرًا).نوع آخر من الأدوية التي يمكن تطويرها بفضل البحث الجديد هو تصميم جزيئات صغيرة من شأنها أن تكمل الإنزيمات التالفة في جسم المريض، وتعيده إلى نشاطه الطبيعي .
وتقدمت شركة "Yade"، التي تعمل في مجال ترويج التطبيقات الصناعية بناء على نتائج الأبحاث التي أجراها علماء معهد وايزمان للعلوم، بطلب لتسجيل براءات اختراع للاستخدامات الطبية لهذه النتائج.
