كيف يمكن للبروتينات المصممة أن تحبط السرطان؟
الكروموسومات ، أو جزيئات الحمض النووي الموجودة في الخلايا التي تحمل مادة وراثية ، "محجوزة" بواسطة التيلوميرات ، مما يمنعها من "التفكك". التيلوميرات مهمة أيضًا في عملية نمو وشيخوخة الخلايا ، ولكن ماذا يحدث عندما يختطفها السرطان ، وهل يمكن منع ذلك؟
يوضح الأستاذ المساعد أوليفر راكهام ، من جامعة أستراليا الغربية في كراولي: "تنمو الخلية الطبيعية للوقت المناسب تمامًا الذي نحتاجه لتطوير أجسامنا والحفاظ عليها".
توجد آليات جزيئية معينة في الخلايا "تخبرها" بالقدر الذي ينبغي أن تنمو فيه ومتى يحين وقت التوقف عن النمو.
تتضمن إحدى هذه الآليات التيلوميرات ، وهي "أغطية" في نهايات الكروموسومات. تحمل الكروموسومات معلومات وراثية.
يتم "ربط" التيلوميرات بخيوط الحمض النووي المفردة التي تُترك "معلقة" في نهايات أو نهايات الكروموسومات ، وتؤمنها كما كانت.
تتحكم [الخلايا] في نموها من خلال آلية العد الجزيئي التي تخبر الخلية عن عمرها. يحدث هذا في نهايات الكروموسومات لدينا والتي لها أغطية صغيرة عليها ، "يقول راكهام.
ويضيف: "في كل مرة تنقسم فيها الخلية ، يختفي جزء صغير من غطاء الكروموسوم. بمجرد أن تتقلص الأغطية إلى طول معين ، تعرف الخلية أنها انقسمت عدة مرات ، ثم ستتوقف عن النمو أو تموت ".
كيف يتجاهل السرطان نمو الخلايا
لكن المشاكل تحدث عندما لا تقصر التيلوميرات بشكل تدريجي ، كما ينبغي. طوال فترة طفولة الشخص ، تكون التيلوميرات بشكل طبيعي "أطول عمراً" ، حيث لا يزال الفرد بحاجة إلى النمو والتطور.
ومع ذلك ، في حالة البلوغ ، إذا تعطلت الآلية التي تنظم تقصير التيلوميرات وبالتالي عملية شيخوخة الخلايا ولا تقصر التيلوميرات ، فإن الخلايا تستمر في النمو بشكل غير طبيعي.
أظهر البحث أن هذا ما يحدث في السرطان. كما يقول راكهام ، "الخلايا المصلدة [C] تفسد آلية العد التي تقلص نهايات الكروموسومات لدينا بحيث تستمر الخلايا السرطانية في التكاثر إلى أجل غير مسمى."
كيف "يختطف" السرطان التيلوميرات؟ يوضح راكهام "[B] إنتاج إنزيم يسمى تيلوميراز نحتاجه عندما نكون أطفالًا وننمو بسرعة كبيرة ولكننا نتوقف عن إنتاجه عندما نتوقف عن النمو السريع".
يشير الباحث إلى أن ما يقرب من 90 في المائة من جميع الخلايا السرطانية تحتوي على الإنزيم تيلوميراز ، مما يؤدي إلى تعطيل آلية التنظيم الذاتي الخلوية الطبيعية.
هذه البروتينات الاصطناعية هي "الأولى"
يعمل راكهام وفريق من المتخصصين من معهد هاري بيركنز للأبحاث الطبية بجامعة غرب أستراليا لإيجاد طريقة فعالة لوقف الإنزيم تيلوميراز من تسهيل النمو غير الطبيعي للخلايا في السرطان.
يعمل هذا الإنزيم عن طريق "إطالة" التيلوميرات التي في نهايات الكروموسومات ، عمليا "تجدد" إيجارها للحياة.
كما أفادوا في مقال يتم نشره الآن في المجلة اتصالات الطبيعة، طور فريق جامعة أستراليا الغربية بروتينات اصطناعية تلتف حول نهايات الكروموسومات ، وبالتالي تمنع التيلوميراز من "تعزيز" التيلوميرات.
يوضح راكهام أن "هذه البروتينات تقفل الحمض النووي [أحادي الخيط] [الذي يتم تأمينه بواسطة التيلوميرات] بحيث لا يستطيع الإنزيم تيلوميراز لمسه."
صمم مختبرنا بروتينات يمكنها ، لأول مرة ، التعرف على الحمض النووي أحادي السلسلة وربطه. يمكننا أساسًا برمجة هذه البروتينات لاستهدافها ".
من خلال القيام بذلك ، تمكن الفريق من تعطيل الآلية الجزيئية التي "سيختطفها" السرطان من أجل تغذية نمو الخلايا غير المنضبط ، وبالتالي الضار.
أعرب الباحثون عن حماستهم لاكتشافهم ، بحجة أن تطوير البروتينات القادرة على الارتباط بالحمض النووي أحادي السلسلة يمكن ، في المستقبل ، أن يستخدم في مجالات علاجية متعددة.
استنتج المؤلفون: "في هذه الدراسة ، أظهرنا أن لدينا القدرة على تصميم البروتينات التي تتعرف على تسلسلات معينة [DNA أحادي السلسلة] ذات أهمية ، مع العديد من التطبيقات المحتملة في علم الأحياء والتكنولوجيا الحيوية".
