تیمی از محققان آنزیمی طبیعی را طراحی و تقویت کرده‌اند که نویدبخش پیشرفت مجدد بافت عصبی پس از آسیب است.
یکی از مهمترین چالش‌های بهبودی پس از این نوع آسیب عصبی ، ایجاد اسکار گلیال است.
اسکار گلیال توسط سلول ها و مواد شیمیایی بیوشیمیایی ایجاد می شود که محکم به دور عصب آسیب دیده بافته می شوند. در کوتاه مدت ، این محیط محافظ سلول های عصبی را از آسیب بیشتر محافظت می کند ، اما در طولانی مدت می تواند ترمیم عصب را مهار کند.
حدود دو دهه پیش ، دانشمندان کشف کردند که یک آنزیم طبیعی معروف به کندرویتیناز تولید شده توسط باکتری به نام Proteus vulgaris – می تواند به طور انتخابی برخی از مولکول های زیستی را که اسکار گلیال را تشکیل می دهد ، تخریب کند.
نشان داده شده است که با تغییر در محیط اطراف عصب آسیب دیده ، کندرویتیناز باعث رشد مجدد سلولهای عصبی می شود. در مدل های حیوانی ، حتی می تواند منجر به بازیابی برخی از عملکردهای از دست رفته شود.
اما این واقعیت که کندرویتیناز در مکانهایی که محققان می خواهند از آن استفاده کنند ، بسیار پایدار نیست ، پیشرفت را محدود کرده است.
برای محیطی که باکتری در آن زندگی می کند به اندازه کافی پایدار است ، اما در داخل بدن بسیار شکننده است. تجمع می یابد ، یا بهم می پیوندد ، که باعث از دست دادن فعالیت آن می شود. این در دمای بدن سریعتر از دمای اتاق اتفاق می افتد. تحویل کندرویتیناز نیز دشوار است زیرا در معرض تخریب شیمیایی و نیروهای برشی است که معمولاً در فرمولاسیون استفاده می شود.
تیم های مختلفی ، تکنیک هایی را برای غلبه بر این بی ثباتی تجربه کرده اند. برخی سعی کرده اند آنزیم را در پلیمرهای زیست سازگار بپیچند یا آن را به نانوذرات متصل کنند تا از تجمع آن جلوگیری شود. دیگران سعی کرده اند آن را به آرامی و به تدریج در بافت آسیب دیده تزریق کنند تا از غلظت ثابت در محل آسیب اطمینان حاصل کنند.
اما همه این روش ها صرفاً Band-Aids هستند زیرا به مسئله اساسی بی ثباتی نمی پردازند.
محققین در آخرین مقاله خود رویکرد جدیدی را امتحان کردند: آنها ساختار بیوشیمیایی آنزیم را تغییر دادند تا نسخه پایدارتری ایجاد کنند.
محققین می‌گویند: مانند هر پروتئین ، کندرویتیناز از بلوک های سازنده ای به نام اسیدهای آمینه تشکیل شده است. ما از شیمی محاسباتی برای پیش بینی تأثیر مبادله برخی از عناصر سازنده برای دیگران ، با هدف افزایش ثبات کلی در حالی که حفظ یا بهبود فعالیت آنزیم استفاده کردیم.
محققین می‌گویند: این ایده احتمالاً کمی دیوانه بود ، زیرا درست مثل طبیعت ، یک جهش بد نیز می تواند ساختار را خراب کند.
محققین می‌گویند: بیش از ۱۰۰۰ حلقه در این زنجیره وجود دارد که این آنزیم را تشکیل می دهد و برای هر پیوند ۲۰ آمینو اسید برای انتخاب دارید. انتخاب های زیادی برای شبیه سازی همه آنها وجود دارد.
برای محدود کردن جستجو ، تیم الگوریتم های رایانه ای را استفاده کرد که از نوع جایگزینی اسیدهای آمینه موجود در موجودات واقعی تقلید می کند. این رویکرد – که به عنوان طراحی اجماعی شناخته می شود – اشکال جهش یافته ای از آنزیم را تولید می کند که در طبیعت وجود ندارد ، اما شبیه آنهایی است که وجود دارد.
در پایان ، تیم با سه نامزد جدید به پایان رسید که سپس تولید و در آزمایشگاه آزمایش شدند. هر سه نسبت به نوع وحشی پایدارتر بودند ، اما فقط یک مورد، که از بیش از ۱۰۰۰ پیوند زنجیره ۳۷ جایگزینی اسید آمینه داشت ، هم پایدارتر بود و هم فعال تر.
نوع وحشی کندرویتیناز بیشترین فعالیت خود را در طی ۲۴ ساعت از دست می دهد ، در حالی که آنزیم دوباره مهندسی شده ما به مدت هفت روز فعال است.
این یک تفاوت بزرگ است. انتظار می رود آنزیم بهبود یافته ما حتی به طور موثرتری باعث کاهش اسکار گلیال نسبت به نسخه معمولاً مورد استفاده سایر گروه های تحقیقاتی شود.
مرحله بعدی استفاده از آنزیم جدید در همان آزمایشاتی است که قبلاً از نوع وحشی آن استفاده شده بود.
محققین می‌گویند: وقتی این پروژه را شروع کردیم ، به ما توصیه شد که سعی نکنیم مثل اینکه مثل جستجوی سوزن در انبار کوه باشد. با یافتن آن سوزن ، ما در حال بررسی این فرم از آنزیم در مدل های سکته مغزی و نخاع هستیم تا پتانسیل آن را به عنوان یک درمان ، به تنهایی یا در ترکیب با سایر استراتژی ها ، بهتر درک کنیم
منبع

بازدیدها: 99