ساخت قفس‌های مولکولی برای دارورسانی هدفمند

زیست‌شیمیدانان دانشگاه کالیفرنیا پروتئین‌های مخصوصی طراحی کرده‌اند که برای تشکیل قفس‌های مولکولی که صدها برابر از یک سلول واحد کوچک‌تر هستند، خودآرایی می‌کنند. خلق این ساختارهای مینیاتوری ممکن است اولین گام در راستای ارائه روش‌های جدید تحویل دارو و حتی طراحی واکسن‌های مصنوعی باشد.

خلق یک قفس مولکولی با طراحی قطعات پازلی پروتئینی مخصوص. هر رنگ یک پروتئین جداگانه را نشان می‌دهد که بخش‌های استوانه‌ای نشانگر قسمت‌های صلب و بخش‌های روبانی- شکل نشانگر قسمت‌های انعطاف‌پذیر هر زنجیره پروتئینی است.

ین- تینگ لای، یکی از این پژوهشگران، از مدل‌های رایانه‌ای برای شناسایی دو پروتئینی که بتوانند برای تشکیل قطعات پازلی سه بعدی با اشکال بی‌نقص باهم ترکیب شوند، استفاده کرد. دوازده تا از این قطعات مخصوص جهت خلق قفس مولکولی که اندازه‌اش کسری از یک ویروس است جفت و جور شدند.

تود یتیز، محقق ارشد، گفت: «اگر شما دو پروتئین تصادفی را بهم وصل کنید، می‌توانید انتظار یک شبکه نامنظم را داشته باشید. ایده ما برای کنترل هندسه، ساخت یک ارتباط صلب جهت نگهداشتن دو پروتئین در مکانی است که انگار مثل پازل اسباب بازی باشند.» او گفت که این پروتئین‌ها طوری طراحی شده‌اند که برای تشکیل شبکه توخالی به یکدیگر متصل می‌شوند و مانند یک نانوظرف برای تحویل دارو عمل می‌کنند.

یتز گفت: «از لحاظ اصولی، اتصال یک عامل تشخیصی سلول‌های سرطان به بیرون این قفس، که درون آن پر از سم یا هر «فشنگ سحرآمیز» دیگر است، امکان‌پذیر است. بدین ترتیب، دارو می‌تواند به‌طور مستقیم به هدف معینی مانند سلول‌های تومور تحویل داده شود.»

لای نیز گفت در این مرحله، قفس‌های آرایش یافته پروتئینی به اندازه کافی متخلخل هستند تا دارویی که درونشان قرار گرفته است احتمال نشت در طول فرآیند تحویل را داشته باشد. استفاده دیگر برای این ساختارهای پروتئینی همه کاره ممکن است واکسن‌های مصنوعی باشد.

تحقیق دوم دیگری با همکاری یتز به ساخت قفس‌های مولکولی که با استفاده از کپی‌های چندگانه‌ای از پروتئین یکسان بعنوان جزء سازنده، طراحی شده می‌پردازد. این دانشمندان شکل قفسه را با محاسبه ترتیب اسید آمینه‌های مورد نیاز برای اتصال پروتئین‌ها بهم تحت زوایای صحیح، کنترل می‌کنند.

ییتز گفت تحقیق دوم ارائه‌کننده رهیافت همه کاره‌تری است، زیرا نیازمند فقط یک نوع پروتئین برای تشکیل ساختار است. با اینحال، ایجاد انواع مختلفی از اتصالات بین پروتئین‌های یکسان بعنوان یک چالش بزرگ باقی است. این پژوهشگران امکان‌های رایانه‌ای متعددی را در نظر گرفته و هر امکان را به‌طور تجربی تست کردند تا اینکه توانستند یکی را که رفتار درستی دارد، پیدا کنند. این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در دو مقاله جداگانه در مجله‌ی Science منتشر کرده‌اند.