رسم خريطة للتركيب البلوري للأجسام المضادة لفيروس الإيدز

وهن. فك باحثون في معهد وايزمان دور الطفرات المتراكمة في الأجسام المضادة التي تحارب فيروس الإيدز

إن فيروس نقص المناعة البشرية، الذي يسبب مرض الإيدز، هو عدو خبيث: فهو يغزو على وجه التحديد الخلايا المناعية التي من المفترض أن تحمينا من العدوى، ويتسلل إليها مباشرة من خلال "نظام التحصين" الخاص بها، ويحشد آليات الخلية لصالحه في من أجل تكرار. للتعرف على الخلايا المناعية وإصابتها، يستخدم الفيروس مجاميع بروتينية تتكون من ثلاثة أجزاء: وهي هياكل تشبه السنبلة موضوعة بشكل استراتيجي حول الغلاف الخارجي للفيروس. ويقول الدكتور رون ديسكين، الذي انضم حديثا إلى قسم البيولوجيا البنيوية في المعهد، إن هذه التجمعات البروتينية تمت دراستها بشكل مكثف، ولكن من المدهش أنه لم يتمكن أحد حتى الآن من فك البنية ثلاثية الأبعاد للتجمع بأكمله. والسبب في ذلك هو أن البروتينات مغطاة بالكامل تقريبًا بجزيئات السكر ذات البنية المرنة، مما يجعل من الصعب الوصول إلى البروتين. كان أحد الأهداف الأولى التي حددها الدكتور ديسكين لنفسه في مختبره الجديد في معهد وايزمان هو إيجاد طريقة لفك التركيب الذري لمجموعات البروتين الشبيهة بالشوكة.
وفي بحث ما بعد الدكتوراه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، درس الدكتور ديسكين جانبًا آخر من الإصابة بفيروس الإيدز: الأجسام المضادة ضد الفيروس التي يستطيع بعض الأشخاص إنتاجها بشكل طبيعي. هذه أجسام مضادة واسعة الطيف قادرة على تحييد مجموعة واسعة من فيروسات فيروس نقص المناعة البشرية، تسمى bNAbs. بعض الأشخاص الذين ينتجون مثل هذه الأجسام المضادة لن يصابوا بمرض الإيدز، حتى بعد إصابتهم بالفيروس. والحقيقة أن مجرد وجود مثل هذه الأجسام المضادة يشكل اكتشافاً مدهشاً: ذلك أن فيروس الإيدز معروف بقدرته على التهرب من الآليات المضادة للفيروسات في الجهاز المناعي. وهو يفعل ذلك، من بين أمور أخرى، من خلال التغيرات السريعة في بنية بروتينات غلافه، الناجمة عن الطفرات. وتعني هذه التغييرات الهيكلية أن الأجسام المضادة الفعالة ضد أحد أشكال الفيروس ستكون عديمة الفائدة ضد الأشكال الأخرى. في المقابل، تهاجم الأجسام المضادة واسعة الطيف مواقع محفوظة نسبيا - أي تلك التي لا تحدث فيها الطفرات عادة - على بروتينات غلاف الفيروس، وبالتالي تحافظ على فعاليتها ضد مجموعة واسعة من الأشكال التي يتخذها الفيروس.

وفي الدراسة التي نشرت في المجلة العلمية Cell، فحص الدكتور ديسكين وزملاؤه الأسباب التي تجعل هذه الأجسام المضادة فريدة من نوعها. وكان النهج المتبع هو فك دور الطفرات المتراكمة في الأجسام المضادة. يحدث إنتاج الأجسام المضادة بشكل مشابه لعملية تطورية سريعة: في المرحلة الأولى، يتم إنشاء الأجسام المضادة الأولية التي تؤثر فيها مجموعة كبيرة ومتنوعة من الطفرات على شكلها. تخضع هذه الأجسام المضادة للاختيار، الذي يترك فقط الجسم المضاد الذي يرتبط بشكل أفضل بمسبب المرض. وهكذا، عندما يتعرض الجهاز المناعي لعامل مرض لفترة طويلة من الزمن، فإنه يستمر في تحسين أسلحته. ولفت انتباه الباحثين إلى حقيقة أن هذه الأجسام المضادة تحتوي على عدد كبير بشكل خاص من الطفرات مقارنة بالأجسام المضادة الأخرى، وأنها تتضمن تغييرات مفاجئة في تسلسل البروتين في أماكن غير متوقعة على سطح الجسم المضاد. في حين كان يُعتقد أن الطفرات تحدث بشكل رئيسي في تلك المناطق الموجودة على سطح الجسم المضاد والتي تكون على اتصال مباشر مع الغازي (تعدد الطفرات فيها وتنوعها أعطاها اسم "المناطق المتغيرة")، واسعة الطيف تحتوي الأجسام المضادة أيضًا على طفرات في المناطق التي تعتبر "ثابتة" - تلك التي تعطي الجسم المضاد شكله العام وبنيته.

لفهم دور الطفرات غير العادية، أعاد الباحثون هندسة الأجسام المضادة: أعادوا بعضها إلى حالته الأولية، وقارنوها بالجسم المضاد "الناضج" مع الطفرات. واكتشف الدكتور ديسكين وزملاؤه أن الطفرات في المناطق الثابتة تمنح الجسم المضاد ميزة كبيرة في مكافحته لفيروس الإيدز. وهكذا، على سبيل المثال، فإن استبدال حمض أميني واحد في نفس المنطقة في جسم مضاد لا يرتبط بمسبب المرض، أدى إلى تقليل الاستقرار الهيكلي للجسم المضاد، وبالتالي منحه مرونة أكبر. ويعتقد الباحثون أن هذه المرونة تسمح له بالتكيف مع أشكال مختلفة من الفيروسات.

ووفقا للدكتور ديسكين، قد يكون للبحث آثار عملية، سواء بالنسبة لتطوير لقاح ضد الإيدز، أو لتطوير استراتيجيات المناعة ضد عوامل المرض الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، فهو يكشف عن المبادئ الأساسية المتعلقة بكيفية تكوين الأجسام المضادة. ويعتقد العلماء، على سبيل المثال، أن إنشاء جسم مضاد فعال، حيث التركيبة الصحيحة لمثل هذا العدد الكبير من الطفرات، قد يستغرق عدة سنوات. ولذلك، فحتى الأشخاص المحظوظون الذين ينتجون أجسامًا مضادة واسعة النطاق لن يتمكنوا من إنتاج أجسام مضادة فعالة لفترة طويلة إلا بعد إصابتهم بالفيروس. بالإضافة إلى ذلك، فإن اكتشاف احتمال حدوث طفرات كبيرة أيضًا في مناطق نائية عن تلك التي ركز عليها العلماء حتى الآن، مما يدحض النظرية المقبولة، يكشف عن جوانب جديدة في عمليات إنتاج الأجسام المضادة وطريقة عملها، وبالتالي قد تكون ذات صلة بتطوير لقاحات ضد عوامل الأمراض الإضافية.

الدكتور ديسكين هو عالم بلورات، أي أنه يكشف عن البنية الثلاثية الأبعاد للبروتينات من خلال تشكيلها إلى بلورات، وتشعيعها بالأشعة السينية، وإنشاء نموذج هيكلي لها يعتمد على طريقة تشتت الأشعة عند إرجاعها. من الكريستال. بالإضافة إلى الكشف عن بنية مجموعات البروتين الموجودة على غلاف فيروس الإيدز، يخطط في مختبره بمعهد وايزمان لدراسة البروتينات الأخرى التي تتلامس مع الفيروسات، والتفاعلات بين البروتينات، وكذلك كيفية تنظيم البروتينات الفردية. لتشكيل هياكل كبيرة ومعقدة.

شخصي
ولد رون ديسكين ونشأ في القدس، حيث حصل أيضًا في الجامعة العبرية على تعليمه العلمي: درجة البكالوريوس والماجستير في علوم الحياة والكيمياء الحيوية، ودرجة ثالثة في علم الأحياء البنيوي في مجموعة البروفيسور عوديد ليفنا. ثم شرع في إجراء أبحاث ما بعد الدكتوراه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. وفي عام 2012 انضم إلى هيئة تدريس قسم الأحياء الهيكلية في المعهد. منذ طفولته كان منجذبًا إلى الطبيعة، وكان يحب أيضًا تفكيك الأشياء لمعرفة كيفية عملها. وأدى هذا المزيج إلى اختيار تخصص في البيولوجيا البنيوية، والذي يتناول بنية الجزيئات كأساس لفهم كيفية عملها.