يستخدم البحث الجديد الكيمياء فوق الجزيئية - دراسة الجزيئات الكبيرة للغاية المصممة بطريقة تجمع بين العديد من الخصائص والقدرات في جزيء واحد - لمهام مكافحة العدوى الفيروسية. يبدو أن هذه الدراسة هي الأولى من نوعها فيما يتعلق بمكافحة الأمراض الفيروسية، ومن المتوقع أن يساعد نظام الحوسبة المعرفية التابع لشركة IBM، Watson، في عملية اكتشاف الأدوية وتسريعها.
تمثل الأمراض الفيروسية أحد أكبر التحديات التي تواجه عالم الطب، وذلك بسبب قدرة الفيروسات التي تجعلها تتهرب من اللقاحات وتطور مقاومة للأدوية بسرعة. لقد أصبحت العديد من الفيروسات، مثل زيكا وإيبولا وحمى الضنك، وباءً عالميًا يترتب عليه خسائر بشرية واقتصادية فادحة. حدد العلماء في شركة IBM ومعهد سنغافورة لأبحاث الهندسة البيولوجية وتكنولوجيا النانو جزيءًا كبيرًا قد يساعد في منع العدوى الفيروسية التي تهدد الحياة، وذلك باستخدام آلية عمل من ثلاث خطوات تمنع الفيروس من تطوير مقاومة للأدوية.
يستخدم البحث الجديد الكيمياء فوق الجزيئية - دراسة الجزيئات الكبيرة للغاية المصممة بطريقة تجمع بين العديد من الخصائص والقدرات في جزيء واحد - لمهام مكافحة العدوى الفيروسية. يبدو أن هذه الدراسة هي الأولى من نوعها فيما يتعلق بمكافحة الأمراض الفيروسية، ومن المتوقع أن يساعد نظام الحوسبة المعرفية التابع لشركة IBM، Watson، في عملية اكتشاف الأدوية وتسريعها.
نشاط من ثلاث خطوات لمنع تطور مقاومة الأدوية
يجمع الجزيء الكبير الجديد بين سلسلة من المكونات المخصصة التي تخلق نشاطًا من ثلاث خطوات في مكافحة العدوى الفيروسية وتكاثر الفيروس - مع الحد من خطر تطور مقاومة الأدوية.
وفي مرحلة الارتباط بالفيروس (الجذب)، يتم استخدام جزء خاص من الجزيء لبناء روابط هيدروجينية قوية تحافظ على التفاعل الكهروستاتيكي، وتجذب البروتينات الموجودة على سطح غلاف الفيروس. وبالتالي، يتم تثبيط قدرة العدوى الفيروسية وتلف الخلايا السليمة.
في مرحلة الوقاية، يتم استخدام مكونات المانوز - وهو نوع من السكر مدمج في جزيء كبير - للاتصال مباشرة بمستقبلات الخلايا السليمة في الجهاز المناعي، من أجل المساعدة في مكافحة العدوى الفيروسية والسماح بالتدفق الحر لخلايا الدفاع الطبيعية هذه. .
وفي مرحلة التعادل، يعمل مكون آخر من الجزيء، يعرف باسم مجموعات الأمين الأساسية، على تحييد مستوى الحموضة (pH) داخل الخلية الفيروسية، مما يجعلها غير صديقة لعمليات التكاثر.
بالإضافة إلى ذلك، يهدف البحث إلى تصميم جزيئات كبيرة مرنة للغاية، مع فحص مجموعة واسعة من الفيروسات في فئات مختلفة، بما في ذلك الإيبولا، وحمى الضنك، وماربورغ، والأنفلونزا، والشيكونغونيا، والفيروس المعوي 71، والهربس البسيط. في الاختبارات الأولى، لم تتم ملاحظة أي عملية تطور لمقاومة الأدوية. إن التركيز المتزامن، سواء على البروتينات التي يتكون منها الفيروس أو على تفاعلات الفيروس مع البيئة وعلى عمليات تكاثره، يمنع العملية الطبيعية لظهور طفرات جديدة، مما يسمح للفيروس بالهروب من اللقاحات من خلال التطور. من المقاومة.
وبحسب الدكتور جيمس هيدريك، الباحث الرئيسي في مجال المواد العضوية المتقدمة في مختبر أبحاث آي بي إم في إلمدن بولاية كاليفورنيا، فإن "تفشي الفيروسات في الآونة الأخيرة مثل زيكا وإيبولا، يزيد من أهمية تحقيق اختراقات في مجال مكافحة الفيروسات. ويقدم النهج الجديد إمكانيات مثيرة، وتهتم شركة IBM الآن بالتعاون مع الجامعات والمنظمات الأخرى من أجل تحديد التطبيقات الجديدة لهذه التكنولوجيا."
إمكانية مكافحة المرض
وفي الأمد القريب، تُظهِر تكنولوجيا آي بي إم الجديدة إمكانية استخدام تطبيقات مثل عامل التنظيف المضاد للفيروسات، والذي قد يشتمل على كمية ضئيلة من الجزيئات الكبيرة القابلة للذوبان في الماء، من أجل تحييد غرفة بأكملها مصابة بالإيبولا على سبيل المثال. قد تشمل التطبيقات المحتملة على المدى الطويل تطوير لقاحات جديدة للمساعدة في الوقاية من فئات كاملة من الأمراض الفيروسية.
قد تستمر أدوات الحوسبة المعرفية الخاصة بشركة IBM في تطوير الأبحاث الحالية. لذلك، على سبيل المثال، عندما يتقدم الجزيء الكبير إلى مرحلة التجارب السريرية، سيكون نظام Watson Discovery Advisor قادرًا على تحديد الروابط بين البيانات المختلفة، من أجل تسريع عملية توليد رؤى جديدة. يعمل نظام واتسون للتجارب السريرية على تحسين قدرة الأطباء على تحديد التجارب السريرية المناسبة للمريض أمامهم، وزيادة احتمالية تقديم خيار العلاج المناسب للمرضى، مع تحسين معدل توظيف المرضى المناسبين لكل تجربة.
تم نشر الدراسة الكاملة، التجميعات التعاونية المتعامدة الجزيئية ذات النشاط المضاد للفيروسات واسع النطاق والانتقائية العالية وتخفيف المقاومة، مؤخرًا في المجلة العلمية Macromolecules.
