بخش اجتماعی- محققان به رهبری دانشگاه نورث وسترن و دانشگاه ویسکانسین-مدیسون آمریکا رویکردی پیشگامانه با هدف مبارزه با بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی مانند بیماری آلزایمر، بیماری پارکینسون و اسکلروز جانبی آمیوتروفیک معرفی کرده‌اند.

در تحقیق جدید، محققان روش جدیدی را برای تقویت پاسخ آنتی‌اکسیدانی بدن کشف کردند که برای محافظت سلولی در برابر استرس اکسیداتیو دخیل در بسیاری از بیماری‌های عصبی، بسیار حیاتی است.

ناتان جیانسکی، استاد شیمی جیکوب و روزالین کوهن در کالج هنر و علوم واینبرگ نورث وسترن و عضو موسسه بین‌المللی نانوتکنولوژی، این کار را با جفری جانسون و دلیندا ای جانسون از دانشکده داروسازی دانشگاه ویسکانسین-مدیسون مدیریت کرد.

هدف قرار دادن بیماری‌های عصبی

مشخصه بیماری آلزایمر، تجمع پلاک‌های بتا آمیلوئید و درهم‌ریختگی پروتئین تاو است. بیماری پارکینسون که به‌دلیل از دست دادن نورون‌های دوپامینرژیک(مجموعه‌ای از نورون‌های پرتابی در مغز که ترکیب و آزادسازی انتقال‌دهنده عصبی دوپامین را بر عهده دارند) و وجود اجسام لوی(توده‌هایی از تجمع غیرطبیعی پروتئین در داخل سلول‌های عصبی) شناخته می‌شود و اسکلروز جانبی آمیوتروفیک که شامل انحطاط نورون‌های حرکتی است، همگی یک رشته مشترک از استرس اکسیداتیو دارند که به آسیب‌شناسی بیماری کمک می‌کند.

این تحقیق بر اختلال در تعامل  دو نوع پروتئین(Keap۱/Nrf۲) تمرکز دارد که در پاسخ آنتی‌اکسیدانی بدن نقش دارد. با جلوگیری از تخریب پروتئین Nrf۲ از طریق مهار انتخابی تعامل آن با پروتئینKeap۱، این تحقیق نویدبخش کاهش آسیب سلولی است که زمینه‌ساز این شرایط ناتوان کننده است.

جفری جانسون گفت: ما پروتئین Nrf۲ را به‌عنوان هدف اصلی برای درمان بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی در دو دهه گذشته معرفی کردیم، اما این رویکرد جدید برای فعال‌سازی مسیر، نویدبخش توسعه درمان‌های اصلاح‌کننده بیماری است.

محدودیت‌های درمانی فعلی

گروه تحقیقاتی یکی از چالش برانگیزترین جنبه‌های درمان بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی یعنی هدف‌گیری دقیق تعامل(Keap۱/Nrf۲) در داخل سلول را بررسی کرد. روش‌های سنتی، از جمله مهارکننده‌های مولکول کوچک و درمان‌های مبتنی بر پپتید، به‌دلیل عدم اختصاصی بودن، پایداری و جذب سلولی به نتیجه دلخواه نرسیده‌اند.

این تحقیق راه‌حل ابتکاری را معرفی می‌کند؛ پلیمرهای پروتئین مانند، ساختارهای برس ماکرومولکولی با چگالی بالا هستند که از طریق پلیمریزاسیون مبادله‌ای حلقه باز، مونومرهای مبتنی بر نوربورننیل پپتید ساخته می‌شوند. این ساختارهای کروی و پروتئومیمتیک (هر ترکیبی که ساختار و عملکرد نواحی گسترده سطوح پروتئین را تقلید کند)، زنجیره‌های جانبی پپتیدی فعال زیستی را نشان می‌دهند که می‌توانند به غشای سلولی نفوذ کنند، پایداری قابل توجهی از خود نشان دهند و در برابر تجزیه پروتئین مقاومت کنند.

این رویکرد هدفمند برای مهار تعامل(Keap۱/Nrf۲) یک جهش قابل توجه و رو به جلو را ارائه می‌کند. با جلوگیری پروتئین Keap۱ از علامت‌گذاری پروتئین Nrf۲ برای تخریب، پروتئین Nrf۲ در هسته تجمع می‌یابد، عنصر پاسخ آنتی‌اکسیدانی را فعال و بیان ژن‌های سم‌زدایی و آنتی‌اکسیدانی را تحریک می‌کند. این مکانیسم به‌طور موثر پاسخ آنتی‌اکسیدانی سلولی را افزایش می‌دهد و راهبرد درمانی قوی در برابر استرس اکسیداتیو دخیل در بسیاری از بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی ارائه می‌دهد.

نوآوری پشت پلیمرهای پروتئین مانند

پلیمرهای پروتئین مانند که توسط گروه تحقیقاتی جیانسکی توسعه یافته‌اند، می‌توانند پیشرفتی قابل توجه در توقف یا معکوس کردن آسیب باشند و امیدی برای درمان‌ها و نتایج بهبود یافته را ارائه دهند.

تحقیقات این گروه با تمرکز بر چالش فعال‌سازی فرآیندهای حیاتی برای پاسخ آنتی‌اکسیدانی بدن، راه‌حل جدیدی ارائه می‌دهد. این گروه روش قوی و انتخابی را ارائه می‌کند که حفاظت سلولی را افزایش می‌دهد و یک راهبرد درمانی امیدوارکننده برای دامنه وسیعی از بیماری‌ها از جمله شرایط تخریب‌کننده عصبی ارائه می‌دهد.

ناتان جیانسکی گفت: از طریق شیمی پلیمری مدرن، می‌توانیم به تقلید از پروتئین‌های پیچیده فکر کنیم. توسعه روش جدید برای طراحی درمان نویدبخش است و می‌تواند راهی برای رسیدگی به بیماری‌هایی مانند آلزایمر و پارکینسون در میان سایر مواردی باشد که رویکردهای سنتی با مشکل مواجه شده‌اند.

این رویکرد نه تنها نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجهی در هدف قرار دادن فاکتورهای رونویسی و پروتئین‌های مختل شده است، بلکه تطبیق‌پذیری و پتانسیل فناوری پلیمرهای پروتئین مانند برای انقلابی کردن توسعه درمان‌ها را نیز به نمایش می‌گذارد. مجزا بودن و کارآمدی این فناوری در مهار تعامل(Keap۱/Nrf۲) بر پتانسیل تاثیرگذاری آن به‌عنوان درمان و نیز ابزاری برای مطالعه بیوشیمی این فرآیندها تاکید دارد.

همفکری

با برجسته شدن ماهیت مشارکتی این تحقیق، گروه تحقیقاتی از نزدیک با متخصصان در سراسر رشته‌ها کار کرد و پتانسیل غنی علم ترکیب مواد با زیست‌شناسی سلولی را برای مقابله با چالش‌های پزشکی پیچیده نشان داد.

جفری جانسون ابراز کرد: پروفسور جیانسکی و همکارانش با ما تماس گرفتند و پیشنهاد استفاده از این فناوری جدید پلیمرهای پروتئین مانند را در بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی به‌دلیل کار قبلی ما روی Nrf۲ در مدل‌های بیماری آلزایمر، بیماری پارکینسون، اسکلروز جانبی آمیوتروفیک و بیماری هانتینگتون ارائه کردند. ما هرگز درباره این رویکرد برای فعال‌سازی Nrf۲ نشنیده بودیم و بلافاصله موافقت کردیم که این تلاش مشترک را آغاز کنیم که منجر به تولید داده‌های بزرگ و انتشار یافته‌ها شد.

این مشارکت بر اهمیت تحقیقات بین رشته‌ای در توسعه روش‌های درمانی جدید تاکید می‌کند.

با توسعه این فناوری نوآورانه، جیانسکی و همکارانش در موسسه بین‌المللی نانوتکنولوژی و آزمایشگاه جانسون در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، نه تنها در حال پیشرفت در زمینه شیمی دارویی هستند، بلکه در حال باز کردن مسیرهای جدیدی برای مقابله با برخی از چالش برانگیزترین و مخرب‌ترین بیماری‌های عصبی هستند که امروزه جامعه با آن مواجه است. همانطور که این تحقیق به سمت کاربرد بالینی پیش می‌رود، ممکن است به زودی امیدبخش کسانی باشد که از بیماری‌های استرس اکسیداتیو مانند بیماری آلزایمر و پارکینسون رنج می‌برند.

جیانسکی بیان کرد: با کنترل مواد در مقیاس تک نانومتری، ما فرصت‌های جدیدی را در مبارزه با بیماری‌هایی که بیش از هر زمان دیگری شایع اما غیرقابل درمان هستند، باز می‌کنیم. این تحقیق تازه آغاز راه است. ما در مورد احتمالات هیجان زده هستیم زیرا همچنان به کاوش و توسعه داروهای ماکرومولکولی که قادر به تقلید برخی از جنبه‌های پروتئین با استفاده از زیرساخت پلیمرهای پروتئین مانند هستند، ادامه می‌دهیم.

یافته‌های این تحقیق در مجله Advanced Materials منتشر شد.