قد تحمي البروتينات المصممة بالحاسوب من الفيروس التاجي
يُغطى سطح الفيروس التاجي 2 المرتبط بالمتلازمة التنفسية الحادة الشديدة (سارس-كوف-2)، ببروتينات شائكة (سبايك)، وهو الفيروس الذي سبب كوفيد-19 .وتتشبث هذه البروتينات بالخلايا البشرية، مما تسمح للفيروس بالدخول إليها وإصابتها. وترتبط الشوكة بمستقبلات الإنزيم المحول للأنجيوتنسين على سطح الخلية، ثم يخضع إلى تغيير هيكلي يسمح له بالاندماج مع الخلية. وبمجرد دخوله، يصبح الفيروس قادرًا على نسخ نفسه وإنتاج العديد من الفيروسات.
وقد يؤدي إحصار دخول الفيروس التاجي 2 المرتبط بالمتلازمة التنفسية الحادة الشديدة (سارس-كوف-2) في الخلايا البشرية إلى منع العدوى. كما يختبر الباحثون علاجات الأجسام المضادة أحادية النسيلة التي ترتبط بالبروتين الشائك (سبايك) وتحيّد الفيروس. ولكن هذه الأجسام المضادة، المشتقة من جزيئات الجهاز المناعي كبيرة في الحجم وغير مثالية للانتقال عبر الأنف. كما أنها غالبًا لا تكون مستقرة لفترات طويلة وتحتاج عادة إلى التبريد.
وقد شرع باحثون – بقيادة دكتور ديفيد بيكر – من جامعة واشنطن في تصميم “بروتينات مصغرة” اصطناعية ترتبط بإحكام بالبروتين الشوكي (سبايك) للفيروس التاجي. وقد مُوِّلت دراستهم من قبل المعاهد القومية للصحة مثل المعهد القومي للعلوم الطبية العامة (NIGMS) والمعهد القومي للحساسية والأمراض المعدية (NIAID). وقد نُشرت النتائج في مجلة ساينس يوم 9 سبتمبر عام 2020.
حيث استخدم الفريق استراتيجيتين لابتكار بروتينات مصغرة مضادة للفيروس. أولًا، دمجوا جزءً من مستقبل الإنزيم المحول للأنجيوتنسين 2 في البروتينات الصغيرة. حيث استخدم الباحثون أداة تصميم البروتين التي طوروها، وتدعى مخطط بناء روزيتا Rosetta blueprint builder. وقد أتاحت لهم هذه التقنية تخصيص بناء البروتينات، والتنبؤ بكيفية اراتباطها بالمستقبِل.
وكان النهج الثاني هو تصميم البروتينات المصغرة من الصفر، والتي أتاحت لهم نطاق أكبر من الاحتمالات. حيث استخدموا مكتبة هائلة – من البروتينات المصغرة – في تحديد التصميمات التي يمكن أن ترتبط ضمن الجزء الرئيس للبروتينات الشائكة (سبايك) للفيروس التاجي، والتي تعرف بمجال ربط المستقبِل receptor binding domain (RBD). وقد أنتج الفريق أكثر من 100,000 بروتين مصغر، في المجمل.
ثم اختبر الباحثون مدى جودة ارتباط البروتينات المصغرة بمجال ربط المستقبِل. كما خضعت المرشحات الواعدة لمزيد من الاختبارات والتغييرات من أجل تحسين الارتباط.
وقد تمكن الفريق من بناء صور مفصلة عن كيفية ارتباط اثنين من البروتينات المصغرة بالبروتين الشائك (سبايك)، وذلك باستخدام المجهر الإلكتروني فائق البرودة، وكان الارتباط مطابقًا عن كثب لتوقعات النماذج الحاسوبية.
أخيرًا، اختبر الباحثون ما إذا كان ثلاثة من البروتينات المصغرة يمكنها تحييد الفيروس التاجي 2 المرتبط بالمتلازمة التنفسية الحادة الشديدة (سارس-كوف-2). واتضح أن جميع الخلايا البشرية التي تنمو في المختبر محمية ضد العدوى. وأظهر المرشحان المضادان للفيروس والمسميان ب LCB1 وLCB3 قدرة تحييد قوية. وكانت هذه ضمن التصميمات التي ابتُكرت من مكتبة البروتينات المصغرة. وأشارت الاختبارات إلى أن هذه البروتينات المصغرة قد تكون أكثر فعالية من علاجات الأجسام المضادة الأكثر فعالية والمذكورة حتى الآن.
وكما قال دكتور. لونغ شينغ تساو، وهو أول من بدأ الدراسة، “على الرغم من أننا في حاجة إلى المذيد من الاختبارت السريرية، إلا إننا نؤمن بأن أفضل مضادات الفيروسات المنشأة بالحاسوب واعدة للغاية”. حيث اتضح أنها تمنع عدوى الفيروس التاجي المرتبط بالمتلازمة التنفسية الحادة الشديدة (سارس-كوف2) مثل الأجسام المضادة أحادية النسيلة ولكنها الأسهل في الإنتاج؛ إذ أنها الأكثر استقرارًا؛ مما يلغي الحاجة إلى التبريد.
والجدير بالذكر أن هذه الدراسة توضح إمكانية النماذج الحاسوبية للاستجابة السريعة للتهديدات الفيروسية المستقبلية. ومع مزيد من التطوير، قد يتمكن الباحثون من إنتاج تصميمات محيدة في غضون أسابيع من الحصول على جينوم فيروس جديد.
عنوان المقال الأصلي:
Computer-designed proteins may protect against coronavirus
للاطلاع على النص الأصلى يرجى الضغط على الرابط التالي:
تم تحديث المقال في 28 ديسمبر 2020
صيدلانية، تخرجت في جامعة عين شمس عام 2016، وأعمل مترجم طبي مستقل.
