المخترعون 2009 من معهد وايزمان

حصل البروفيسور ماتي فريدكين من قسم الكيمياء العضوية، والبروفيسور يورام شيختر من قسم الكيمياء البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم، على جائزة "مخترعي العام" من شركة "ياد" لعام 2009. وكانت الجائزة تم منحهم لمساهمتهم الكبيرة في زيادة فعالية الأدوية المعتمدة على البروتين وتوافرها الحيوي.

وتنقسم هذه الأدوية في الواقع إلى عدة أنواع:
البروتينات والببتيدات (تسلسلات قصيرة من عدة أحماض أمينية) ومشتقات الأحماض الأمينية المفردة. هذه مجموعة كبيرة جدًا من الأدوية، تستخدم لعلاج مجموعة متنوعة من الأمراض، بما في ذلك السرطان، وكذلك لمحاربة البكتيريا الضارة المختلفة. تثير التقنيات الجديدة التي طورها البروفيسور فريدكين والبروفيسور شيشتر اهتمامًا كبيرًا في مختبرات الأبحاث وصناعة الأدوية على حد سواء، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن الطرق المستخدمة اليوم لإدارة هذه الأدوية تتميز بعدة عيوب: لا يمكن إعطاؤها إلا عن طريق الحقن؛ يتم تفكيكها في مجرى الدم بواسطة الإنزيمات التي تقطع البروتينات. ويتم إزالة البروتينات الصغيرة من مجرى الدم في وقت قصير عن طريق الكلى. للتغلب على المشكلتين الأخيرتين، من المعتاد إعطاء العديد من الحقن، مما قد يسبب مشكلة أخرى - الجرعة الزائدة.

لعقود من الزمن، حاول العديد من العلماء في أنحاء مختلفة من العالم تطوير أدوية يمكنها تجاوز هذه الصعوبات. يعتمد أحد الأساليب المصممة للقيام بذلك على ربط سلسلة أو عدة سلاسل من بوليمر صناعي يسمى "بولي إيثيلين جلايكول" بالدواء. والمادة تحمي الدواء من تكسير الإنزيمات، كما تزيد من وزنه، مما يمنع الكلى من تصفيته بسرعة، ويطيل مدة تواجده في مجرى الدم. ومع ذلك، حتى الآن، لا يمكن استخدام هذه الطريقة إلا مع عدد صغير من الأدوية البروتينية الصغيرة، لأنه في كثير من الحالات يتداخل البولي إيثيلين جلايكول مع نشاط البروتين، وفي بعض الأحيان يلغي تأثيره الطبي.

أراد البروفيسور فريدكين والبروفيسور شيختر تحسين فعالية الأدوية ومنع سميتها. وتمكنوا من تصميم نوع خاص من البروتين الذي، نتيجة التغيير المتعمد، يصبح غير نشط عند الحقن. بعد الحقن، عندما يكون البروتين داخل الجسم بالفعل، "يستيقظ" للنشاط - ويستعيد القدرة على إجراء عملية طبية. كما يؤدي حقن البروتين في نسخته غير النشطة إلى التخلص من مشكلة السمية. البروفيسور فريدكين: "إنها طريقة عامة يمكن استخدامها لأي نوع من الجزيئات الصغيرة أو الكبيرة، التي تحتوي على مجموعات أمينية، ذات عمر قصير، والتي يمكن التخلص منها بسرعة عن طريق الكلى."

في الخطوة التالية، قام العلماء بدمج المبدأ الجديد الذي طوروه مع النهج الحالي، المتمثل في ربط البولي إيثيلين جلايكول بالبروتين، وحصلوا على طريقة جديدة: الربط العكسي للبولي إيثيلين جلايكول. ويرتبط البوليمر الاصطناعي بالدواء عن طريق رابطة كيميائية تتحلل في مجرى الدم. مع إطلاق البولي إيثيلين جلايكول، يعود الدواء غير النشط إلى حالته النشطة. البروفيسور شيختر: "الروابط الكيميائية لا تتحلل دفعة واحدة، وبالتالي يتم إطلاق البروتين النشط بطريقة بطيئة وتدريجية ومنضبطة. وبهذه الطريقة، يتم الحصول على تأثير طبي فعال بشكل خاص، ودون التعرض لخطر الجرعة الزائدة."

ويتعين على الأدوية البروتينية لعلاج أمراض الدماغ التنكسية - مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون - أن تواجه عقبة أخرى. مثل القلعة، يكون الدماغ محميًا خلف حاجز "يرشح" المواد المسموح لها بالدخول إليه من مجرى الدم. الأدوية - وخاصة الأدوية التي تعتمد على البروتينات - غير قادرة على عبور الحاجز. من ناحية أخرى، العديد من البروتينات الطبيعية لديها "تصاريح مرور" تسمح لها بالمرور عبر "بوابات" خاصة. حاول العلماء استخدام هذه البروتينات كـ "خدمة مكوكية" من شأنها نقل الأدوية إلى الدماغ، ولكن حتى في هذه الحالة، فإن ربط الأدوية بالبروتينات الحاملة تسبب في فقدان الأدوية لفعاليتها.

تمكن البروفيسور فريدكين والبروفيسور شيشتر من التغلب على هذه المشكلة أيضًا من خلال الجمع بين النهج الذي طوروه، وهو رابط البولي إيثيلين جلايكول القابل للعكس، مع استخدام البروتينات الرائدة. وبهذه الطريقة، تمكنوا من نقل حتى الأدوية غير القابلة للاختراق إلى الدماغ. وفي الدماغ، تتحرر الأدوية من البروتينات الرائدة، ونتيجة لذلك تعود إلى حالتها النشطة التي تسمح لها بأداء النشاط الطبي.

وسبق لشركة "المعرفة والبحث والتطوير"، التي تروج للتطبيقات الصناعية القائمة على اختراعات علماء معهد وايزمان للعلوم، تقديم طلبات لتسجيل عدة براءات اختراع لهذه الطريقة. وتجري الشركة هذه الأيام اتصالات مع عدد من شركات الأدوية التي تعمل على تطوير وتصنيع الأدوية القائمة على البروتين، والتي تهتم بإمكانيات تطوير التطبيقات الطبية للطريقة الجديدة.