ستكون الحشرات بمثابة "مصانع" للبروتينات البشرية

اكتسبت يرقات عثة الملفوف سمعة سيئة بسبب عاداتها الغذائية المدمرة، لكن دراسة جديدة أجراها علماء معهد وايزمان أظهرت أنه قد يكون من الممكن استخدامها كمصنع مفيد وفعال لإنتاج البروتينات البشرية.

إن إمكانية إنتاج كميات كبيرة من البروتينات البشرية، حسب الطلب، هي أساس البحث في علوم الحياة وصناعة التكنولوجيا الحيوية والطب. اليوم، الطريقة الأكثر قبولًا لإنتاج مثل هذه البروتينات هي إنتاجها في مزارع الخلايا: يتم حقن الجين البشري الذي يرمز للبروتين المطلوب في خلية بكتيرية، أو خلية خميرة، أو خلية حيوانية، حيث "يتولى" البروتين المحلي. نظام الإنتاج، وتحويله إلى خلق البروتينات البشرية. البروتينات التي تم إنشاؤها بهذه الطريقة متطابقة - سواء في بنيتها أو وظيفتها - مع البروتينات التي تم إنشاؤها في جسم الإنسان.

وعلى الرغم من فعاليتها، إلا أن هذه الطرق مكلفة للغاية، وتتطلب وقتا طويلا. توفر طريقة جديدة لإنتاج البروتين باستخدام يرقات الحشرات بديلاً فعالاً من حيث التكلفة لإنتاج كميات كبيرة من البروتينات البشرية. ولكن هل البروتينات التي يتم إنشاؤها في هذا النظام مماثلة في بنيتها ونشاطها للبروتينات البشرية؟ فهل يمكن استخدامها كبديل للبروتينات البشرية؟

للإجابة على هذا السؤال، توجه باحثون أمريكيون مؤخرا إلى الدكتور هاري جرينبلات والبروفيسور يوئيل سوسمان من قسم البيولوجيا الهيكلية في كلية الكيمياء في معهد وايزمان للعلوم. طُلب من الاثنين فك رموز البنية المكانية للإنزيم البشري كربوكسيل استريز 1، الذي ابتكره الباحثون الأمريكيون باستخدام نظام يرقات حشرة عثة الملفوف (Trichoplusia ni). يتم إنتاج الإنزيم بشكل رئيسي في الكبد، ويقوم بتفكيك الأدوية هناك. وربما يسمح تغيير بسيط في بنيته باستخدامه في تحليل المبيدات الحشرية وحتى غازات الأعصاب.

باستخدام الأساليب المتقدمة للمركز الإسرائيلي للبروتينات الهيكلية (ISPC) في المعهد، والذي يديره البروفيسور سوسمان، ومن خلال الجمع بين عدة أساليب، بما في ذلك طرق تخليق البروتين، وطرق استخراج البيانات، نجح الدكتور غرينبلات في إنشاء بلورات إنزيم الكربوكسيلستريز البشري 1 الذي تم عزله من اليرقات، والتأكد من أن تركيبه - وكذلك وظيفته - مطابق لمثيلات أخرى من الإنزيم، والتي تم إنتاجها باستخدام الطرق التقليدية، في مزارع الخلايا.

تؤكد النتائج التي توصل إليها أنه يمكن بالفعل استخدام الحشرات الكاملة "كمصنع" لإنتاج البروتينات. يقول الدكتور غرينبلات: "إن يرقات العث ليست فقط أسهل في النمو والتلاعب وراثيا، ولكنها أيضًا أرخص في الاستخدام مقارنة بالطرق المعتمدة على مزارع الخلايا، كما أنها تنتج كميات أكبر من البروتينات".

البروفيسور سوسمان: "حتى الآن قمنا فقط باختبار إنتاج إنزيم الكربوكسيل استريز 1 البشري في الحشرات. وإذا تبين أن النظام الجديد فعال في إنتاج المزيد من البروتينات، فسيكون بمثابة أداة قيمة للعلماء والصناعة على حد سواء."

يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول الدراسة علىموسوعة البروتينات(بروتوبيديا)