برای اینکه درمان‌های پزشکی مؤثر باشند و عوارض جانبی را به حداقل برسانند، باید در مکان و زمان مناسب عمل کنند – چالشی که دستیابی به آن هنوز دشوار است. اکنون، تیمی از زیست‌شناسان و شیمیدانان در دانشگاه ژنو (UNIGE) سیستمی را ایجاد کرده‌اند که به یک مولکول اجازه می‌دهد با یک پالس کوتاه نور که فقط چند ثانیه طول می‌کشد، فعال شود. این روش که بر روی پروتئینی ضروری برای تقسیم سلولی آزمایش شده است، می‌تواند برای مولکول‌های دیگر نیز اعمال شود و کاربردهای امیدوارکننده‌ای در هر دو زمینه تحقیق و پزشکی داشته باشد. حتی ممکن است درمان‌های موجود، مانند درمان‌های سرطان پوست، را بهبود بخشد.
چالش اثرات سیستمیک دارو
هنگامی که دارو وارد بدن می‌شود، فقط بر اندام مورد نظر تأثیر نمی‌گذارد – به طور سیستمیک پخش می‌شود و کل بدن را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این عدم دقت می‌تواند منجر به دو خطر عمده شود: دارو ممکن است به‌طور مؤثر به هدف خود نرسد و مزایای مورد نظر آن را کاهش دهد، یا ممکن است عوارض جانبی جدی ایجاد کند. فقط در سوئیس، هر سال هزاران نفر از عوارض جانبی شدید مرتبط با دارو رنج می‌برند.
دانشمندان اکنون سیستمی را توسعه داده‌اند که به آنها امکان می‌دهد فعالیت یک مولکول را در یک موجود زنده با استفاده از نور کنترل کنند و راهی برای فعال کردن داروها فقط در جایی که مورد نیاز هستند ارائه دهند.
یک پیشرفت کنترل شده با نور
ایده ساده است: داروها را دقیقاً در محل مورد نظر خود فعال کنید. با این حال، تبدیل این مفهوم به واقعیت، بسیار پیچیده است. اگر این رویکرد موفقیت‌آمیز باشد، می‌تواند به دانشمندان اجازه دهد پروتئین‌ها را در یک منطقه خاص از بدن فعال یا غیرفعال کنند که منجر به درک بهتر عملکرد آنها و بهبود درمان‌های هدفمند می‌شود.
مونیکا گوتا، استاد گروه فیزیولوژی سلولی و متابولیسم در دانشکده پزشکی UNIGE، که این تحقیق را با نیکلاس وینسینگر، استاد گروه شیمی آلی در دانشکده علوم UNIGE آغاز و هماهنگ کرد، می‌گوید:
همه چیز از این سؤال روش‌شناختی شروع شد. ما به دنبال راهی برای مهار پروتئین درگیر در تقسیم سلولی، پروتئین Plk1، در زمان و مکانی که می‌خواستیم، برای درک بهتر عملکرد آن در رشد یک موجود زنده بودیم.
شکستن یک قفل بیولوژیکی
دانشمندان با ترکیب تخصص خود در شیمی و زیست‌شناسی، توانستند مولکول مهارکننده Plk1 را به گونه‌ای اصلاح کنند که با پالس نور فعال شود. ویکتوریا فون گلاسنپ، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه‌های پروفسور گوتا در دانشکده پزشکی و پروفسور وینسینگر در دانشکده علوم و نویسنده اول این مطالعه، توضیح می‌دهد:
پس از یک فرآیند پیچیده، توانستیم محل فعال مهارکننده خود را با یک مشتق کومارین، ترکیبی که به طور طبیعی در برخی گیاهان وجود دارد، مسدود کنیم. این کومارین سپس می‌تواند با یک پالس نور ساده حذف شود.
چالش، هنوز پیدا کردن راهی برای تثبیت مهارکننده در نقطه دقیق بدن بود که عملکرد آن مطلوب بود. نیکلاس وینسینگر توضیح می‌دهد:
بنابراین مهارکننده را به گونه‌ای اصلاح کردیم که با افزودن یک لنگر مولکولی که فقط توسط نور آزاد می‌شود، در سلول هدف به دام بیفتد. این به ما امکان داد مهارکننده را با همان پالس نور فعال و تثبیت کنیم، در نتیجه Plk1 را غیرفعال کرده و تقسیم سلولی را در محل دقیق مورد نظر متوقف کنیم.
کاربردهای بی‌شمار احتمالی
سیستم توسعه‌یافته توسط دانشمندان UNIGE امکان کنترل فضایی و زمانی فعالیت یک مولکول را در یک موجود زنده با استفاده از نور فراهم می‌کند و می‌توان آن را با مولکول‌های متعدد سازگار کرد تا بتوان یک دارو را فقط در جایی که مورد نیاز است فعال کرد. در آینده، یک لیزر ساده می‌تواند درمانی را دقیقاً در جایی که مورد نیاز است فعال کند و در عین حال بافت سالم اطراف را حفظ کند، در نتیجه عوارض جانبی نامطلوب را محدود می‌کند. مونیکا گوتا نتیجه‌گیری می‌کند:
ما امیدواریم که ابزار ما به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد، که منجر به درک بهتر عملکرد موجودات زنده و در درازمدت، توسعه درمان‌های خاص مکان شود.
این یافته‌ها به‌تازگی در مجله Nature Communications منتشر شده است.
منبع: Scitechdaily
