Lasha Markham, Texas A&M Universiteti

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: CC0 İctimai Sahə

Bir fincan qəhvə xərçəngin müalicəsinə kömək edə bilsəydi necə olardı? Texas A&M Səhiyyə Bioelmlər və Texnologiya İnstitutunun tədqiqatçıları bunun mümkün olduğuna inanırlar. Kofeini klasterləşdirilmiş müntəzəm intervallı qısa palindromik təkrarlar kimi tanınan gen redaktə vasitəsi olan CRISPR-in istifadəsi ilə birləşdirərək, elm adamları kemogenetika kimi tanınan bir strategiyadan istifadə edərək xərçəng və diabet kimi uzunmüddətli xəstəliklər üçün yeni müalicə üsulları kəşf edirlər.

Əsər “Chemical Science” jurnalında dərc olunub .

Bioelmlər və Texnologiya İnstitutunun Translyasiya Xərçəng Tədqiqatları Mərkəzinin professoru və direktoru Yubin Çjou, hüceyrə, epigenetik və genetik səviyyələrdə tibbin öyrənilməsi üçün qabaqcıl alətlər və texnologiyalardan istifadə etməkdə ixtisaslaşıb. Karyerası və 180-dən çox nəşri boyunca o, CRISPR və kemogenetik nəzarət sistemləri kimi yüksək inkişaf etmiş alətlərdən istifadə edərək tibbi suallara cavab axtarıb.

Kimogenetika, hüceyrələrin içərisində genetik olaraq dəyişdirilmiş açarları aktivləşdirən xarici tətbiq olunan kiçik molekullar – çox vaxt dərmanlar və ya pəhriz birləşmələri – istifadə edərək hüceyrə davranışını idarə etmək qabiliyyətinə aiddir. Bir çox toxumaya geniş təsir göstərən ənənəvi dərmanlardan fərqli olaraq, kimogenetik yanaşmalar yalnız genetik olaraq cavab vermək üçün proqramlaşdırılmış hüceyrələrə təsir etmək üçün hazırlanmışdır.

Təpiklə gen redaktə

Zhou-nun ən yeni tədqiqatı, CRISPR və kofeindən istifadə edən yeni bir kemogenetik yanaşma təqdim etməklə hüceyrələr daxilində genetik “keçidlər” haqqında mövcud biliklərə əsaslanır. Proses hüceyrələrin əvvəlcədən quraşdırılması ilə başlayır. Nanocismi, ona uyğun hədəf zülalını və CRISPR mexanizmini kodlayan genlər, hüceyrələrin bu komponentləri özləri istehsal etməsinə imkan verən müəyyən edilmiş gen ötürmə metodlarından istifadə etməklə çatdırılır.

Bu molekulyar çərçivə qurulduqdan sonra proses xaricdən idarə oluna bilər. Bir şəxs daha sonra 20 mq dozada kofein – məsələn, qəhvə, şokolad və ya qazlı içkilərdən – qəbul etdikdə, nanocisim və ona uyğun hədəf zülal bir-birinə bağlanır və bununla da hüceyrələr daxilində CRISPR tərəfindən idarə olunan gen modifikasiyalarını aktivləşdirir.

Bu üsul həmçinin alimlərə T hüceyrələrini aktivləşdirməyə imkan verir ki, bu da digər gen redaktə üsulları ilə mümkün deyil. T hüceyrələri bədənin keçmiş infeksiyalar üçün yaddaş bankı kimi xidmət edir və gələcək təhlükələrlə mübarizə aparmağa kömək edən planları saxlayır. Bu hüceyrələri əl ilə aktivləşdirmək imkanı tədqiqatçılara immun sistemini müəyyən xəstəliklərə qarşı yönəltmək üçün yeni bir yol verə bilər.

Bundan əlavə, komanda müəyyən dərmanların zülalların ayrılmasına səbəb olmaqla prosesi tərsinə çevirə biləcəyini, sonrakı gen dəyişikliklərini dayandıra və sistemin necə istifadə edildiyi üzərində daha çox nəzarət təklif edə biləcəyini aşkar etdi ki, bu da təhlükəsiz və geri dönən kemogenetik terapiyalar üçün vacib bir xüsusiyyətdir. Məsələn, terapevtik şəraitdə klinisyenlər xəstələrə müalicə ilə əlaqəli stress və ya yan təsirlərdən fasilə vermək üçün gen modifikasiya edən fəaliyyəti müvəqqəti olaraq dayandıra, sonra şərait optimal olduqda sistemi yenidən aktivləşdirə bilər – bu da gen nəzarətinin daimi olaraq aktiv qalması əvəzinə zamanla tənzimlənməsinə imkan verir.

“Siz həmçinin bu antikor kimi molekulları rapamisin induksiya edilə bilən sistemlərlə işləmək üçün mühəndislik edə bilərsiniz, buna görə də rapamisin kimi fərqli bir dərman əlavə etməklə əks effekt əldə edə bilərsiniz”, – deyə Çjou bildirib. “Məsələn, əvvəlcə A və B zülalları ayrıdırsa, kofein əlavə etmək onları bir araya gətirir; əksinə, A və B zülalları birlikdə başlasa, rapamisin kimi bir dərman əlavə etmək onların dissosiasiyasına səbəb ola bilər.”

Rapamisin, orqan nəqli xəstələri üçün ənənəvi olaraq rədd əleyhinə rejim kimi istifadə edilən geniş yayılmış immunosupressiv dərmandır. Dərman ağ qan hüceyrələrinin bədəndəki yad varlıqlara hücumunun qarşısını almaqla işləyir. Dərmanın əlverişliliyi və mövcudluğu onu bu kimi tətbiqlər üçün əsas namizədə çevirir.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Gələcək imkanları araşdırır

Mühəndisləşdirilmiş nanobədən zülalı kofein tərəfindən aktivləşdirilə bildikdə, buna “kofein cismi” deyilir. Çjou deyir ki, bu kofein cisimlərinin gücündən istifadə etməklə elm adamları bir gün bir sıra xəstəlikləri müalicə edə biləcəklər. Uzunmüddətli perspektivdə o, diabet xəstələrinə sadəcə bir fincan qəhvə içməklə insulin istehsalını artırmağa imkan verən hüceyrələrin mühəndislik edilməsinin mümkün ola biləcəyinə inanır.

İnsulindən başqa, texnologiya T hüceyrələrini gücləndirənlər kimi digər vacib molekulları idarə etmək üçün uyğunlaşdırıla bilər. Məsələn, xərçəng terapiyasında həkimlərə immun sisteminin şişlərə nə vaxt, harada və nə qədər güclü hücum etdiyinə dair kemogenetik nəzarət vermək üçün T hüceyrələrinə kofe cisimləri daxil edilə bilər.

Heyvan modelləri laboratoriyasında aparılan tədqiqatlarda Zhou və komandası kofeinin, eləcə də onun metabolitlərinin – məsələn, şokolad və ya kakaodan bol miqdarda əldə edilən teobromin – reaksiyanı tetikleyebileceğini və CRISPR ilə redaktə etməyə imkan verdiyini aşkar edib. O, bu müalicə formasının əlçatan olduğunu, nəzarət etmək daha asan olduğunu və digər müalicələrə nisbətən daha az yan təsirə malik olduğunu bildirib.

Oxşar aktivləşdirmə üsulları əvvəllər müşahidə olunsa da, bu, dövrənin açılması və bağlanması üçün daha çox nəzarətə imkan verir. Kofein tətbiq edildikdə, komandanın iştirak edən fizioloji prosesləri və ya gen redaktəsini idarə etmək üçün bir neçə saatı — və ya kofeinin metabolizm vaxtı — var. Daha sonra, rapamisin dayandırma siqnalı kimi tətbiq oluna bilər, zülal dissosiasiyasını sürətləndirir və prosesi dayandırır. Mövcud yanaşmaların az bir hissəsi bu səviyyədə əlaqələndirilmiş başlanğıc və dayandırma nəzarəti təklif edir ki, bu da metodu xüsusilə dəqiq və həm tədqiqat, həm də terapevtik tətbiqlər üçün uyğun edir.

“Bu, olduqca modulyardır”, – deyə Çjou bildirib. “Onu CRISPR və ximerik antigen reseptoru T (CAR-T) hüceyrələrinə inteqrasiya edə bilərsiniz, həmçinin insulin və ya digər terapevtik gen ifadəsini yaratmaq istəyirsinizsə, bu, çox dəqiq idarə olunan şəkildə tam tənzimlənə bilər.”

Zhou və komandası işi daha da klinikayaqədərki tədqiqatlara yönəltməyə və kofein və CRISPR-dən geniş tibbi vəziyyətlərin müalicəsində istifadə etməyin daha çox yolunu araşdırmağa ümid edir və bununla da gündəlik molekulları dəqiq tibb üçün alətlərə çevrilməyə bir addım daha yaxınlaşdıracaq.

“Bizi həyəcanlandıran şey, tanınmış dərmanların və hətta kofein kimi geniş yayılmış qida maddələrinin tamamilə yeni üsullar yaratmaq üçün yenidən istifadə edilməsi ideyasıdır”, – deyə Çjou bildirib.

“Kofein və ya rapamisin kimi molekullar özləri terapiya kimi çıxış etmək əvəzinə, mürəkkəb hüceyrə və gen terapiyaları üçün dəqiq nəzarət siqnalları kimi xidmət edə bilər. Bu birləşmələr artıq yaxşı başa düşüldüyü üçün bu yanaşma tərcüməyə doğru praktik bir yol açır. Ümid edirik ki, bir gün klinisyenlər güclü terapiyaları təhlükəsiz və geri dönən şəkildə incə şəkildə tənzimləmək üçün sadə, tanış girişlərdən istifadə edə bilərlər.”

Nəşr detalları

Tianlu Wang və digərləri, Genetik kodlanmış nanocisimlərlə kimyəvi yolla induksiya edilmiş dimerləşmə sistemlərinin yenidən proqramlaşdırılması, Kimya Elmi (2025). DOI: 10.1039/d5sc05703e

Jurnal məlumatları: Kimya Elmi 

Əsas anlayışlar

Biomolekulyar və subhüceyrəvi proseslərHüceyrə quruluşu, fiziologiyası və dinamikası

Texas A&M Universiteti tərəfindən təmin edilir