Vaşinqton Universiteti tərəfindən

Stefani Baum tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriÇoxsaylı biomarkerlərə həssas olan müalicələr dərmanların yalnız bədənin lazım olan bölgələrinə çatmasına imkan verə bilər. Yuxarıdakı diaqram bədənin xüsusi, bəzən üst-üstə düşən sahələrində mövcud olan üç nəzəri biomarkerləri göstərir. Üçü arasında unikal üst-üstə düşmə sahəsini tapmaq üçün nəzərdə tutulmuş terapiya yalnız həmin sahəyə təsir edəcək. Kredit: Təbiət Kimyəvi Biologiyası (2025). DOI: 10.1038/s41589-025-02037-5.

Məqsədli dərman tədarükü tibbin güclü və perspektivli sahəsidir. Bədənin ehtiyac duyduqları və heç bir yerdə olmadığı yerləri dəqiq təyin edən müalicələr dərmanın dozasını azalda və bədənin başqa yerlərində potensial zərərli hədəfdən kənar təsirlərin qarşısını ala bilər. Məqsədli immunoterapiya, məsələn, xərçəngli toxumaları axtara və yalnız bu toxumalarda xəstəliklə mübarizə aparmaq üçün immun hüceyrələrini aktivləşdirə bilər.

Çətin tərəf, dərmanın bədəndə sərbəst hərəkət edə biləcəyi və hansı bölgələri hədəf alacağına qərar verə biləcəyi bir terapiyanı həqiqətən “ağıllı” edir.

Vaşinqton Universitetinin tədqiqatçıları avtonom qərar vermə qabiliyyətinə malik zülallar dizayn edərək bu məqsədə doğru əhəmiyyətli bir addım atıblar. Nature Chemical Biology jurnalında dərc olunan sübut-of-prinsip tədqiqatında tədqiqatçılar terapevtik zülallara ağıllı quyruq strukturları əlavə etməklə xüsusi ekoloji siqnalların mövcudluğuna əsaslanaraq zülalların lokalizasiyasına nəzarət edə bildiklərini nümayiş etdirdilər.

Bu zülal quyruqları, müxtəlif işarə birləşmələrinə necə reaksiya verdiklərini təyin edən əvvəlcədən proqramlaşdırılmış formalara bükülür. Bundan əlavə, təcrübə göstərdi ki, ağıllı protein quyruqları canlı hüceyrələrə çatdırılmaq üçün daşıyıcı materiala yapışdırıla bilər.

Sintetik biologiyadakı irəliləyişlər də tədqiqatçılara bu zülalları aylar əvəzinə ucuz və bir neçə gün ərzində istehsal etməyə imkan verdi.

UW kimya mühəndisliyi və biomühəndislik professoru, baş müəllif Koul DeForest, “Biz bir müddətdir ki, bu konsepsiyalar üzərində düşünürdük, lakin istehsalı artırmaq və avtomatlaşdırmaq yolları ilə mübarizə apardıq” dedi. “Biz indi nəhayət ki, bu sistemləri daha sürətli, miqyasda və dramatik şəkildə inkişaf etmiş məntiqi mürəkkəbliklə necə istehsal edəcəyimizi anladıq. Biz bunların daha mürəkkəb və genişlənə bilən xəstəlikləri müalicə edən müalicələrə necə gətirib çıxaracağına görə həyəcanlanırıq.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1760001713&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-10-programmable-proteins-logic-drug-delivery.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQxLjAuNzM5MC41NSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTQxLjAuNzM5MC41NSJdLFsiTm90P0FfQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjE0MS4wLjczOTAuNTUiXV0sMF0.&abgtt=6&dt=1760001712972&bpp=1&bdt=128&idt=45&shv=r20251008&mjsv=m202510070101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1760001602%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1760001602%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1760001602%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3683031883127&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1857&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31094977%2C31095045%2C31095049%2C31095056%2C31095079%2C31095082%2C31095083%2C95370627%2C31095104%2C42533293&oid=2&pvsid=867370584681145&tmod=1553557886&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&plas=164x742_l%7C164x742_r&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=298

Proqramlaşdırıla bilən biomateriallar konsepsiyası yeni deyil. Alimlər orqanizmin müəyyən bir xəstəliyi və ya sahəsi ilə əlaqəli olan pH səviyyələri və ya xüsusi fermentlərin olması kimi fərdi göstəricilərə sistemləri cavab vermək üçün çoxsaylı strategiyalar işləyib hazırlamışlar. Ancaq bir nöqtəyə xas olan bir işarəni (biomarker) tapmaq nadir hallarda olur, buna görə də yalnız bir biomarkerə toxunan material hədəfə əlavə olaraq bir neçə nəzərdə tutulmayan yerdə də hərəkət edə bilər.Yuxarıdakı diaqramlar müxtəlif məntiqi əməliyyatları yerinə yetirə bilən bağlayıcı strukturları göstərir. 1-ci qutuda zülal terapevtik (ulduz) X və ya Y biomarkerinin iştirakı ilə materialdan (çəhrayı paz) buraxılır ; 2-ci qutuda zülal yalnız X və Y biomarkerlərinin hər ikisi mövcud olduqda sərbəst buraxılacaq. Bağlayıcı strukturları ardıcıllıqla birləşdirə və ya daha mürəkkəb məntiqi sxemlər yaratmaq üçün iç-içə birləşdirilə bilər. Gələcək müalicələr bu strukturlardan yüksək hədəflənmiş dərman çatdırılması üçün istifadə edə bilər. Kredit: Təbiət Kimyəvi Biologiyası (2025). DOI: 10.1038/s41589-025-02037-5.

Bu problemin həlli yollarından biri biomarkerlərin birləşməsini axtarmaqdır. Bədənin xüsusi ferment və ya pH səviyyələri olan bir çox sahəsi ola bilər, lakin bu amillərin hər ikisi ilə daha az sahə var. Nəzəriyyə olaraq, bir material nə qədər çox biomarker təyin edə bilsə, bir o qədər dəqiq hədəflənmiş dərman çatdırılması ola bilər.

2018-ci ildə DeForest-in laboratoriyası ənənəvi olaraq kompüter proqramlaşdırmasında istifadə olunan bir konsepsiya olan Boolean məntiqindən istifadə edərək çoxsaylı biomarkerlərə cavab verən yeni materiallar sinfi yaratdı .

“Biz başa düşdük ki, biz terapevtiklərin necə buraxıldığını onların daşıyıcı materialla necə əlaqələndirilməsi əsasında proqramlaşdıra bilərik” dedi DeForest. “Məsələn, əgər biz müalicəvi yükü ardıcıl olaraq birləşdirilən iki parçalana bilən qrup vasitəsilə bir materialla əlaqələndirsək, yəni hər biri bir-birinin ardınca – hər iki qrup deqradasiyaya uğrayarsa, OR qapısı kimi çıxış edərsə, sərbəst buraxılacaqdı.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

“Deqradasiyaya uğrayan qruplar əvəzinə paralel olaraq, yəni hər biri dövrənin fərqli yarısında birləşdirildikdə, hər iki qrup yüklərin buraxılması üçün AND qapısı kimi fəaliyyət göstərməli idi. Maraqlıdır ki, bu əsas qapıları birləşdirərək biz asanlıqla inkişaf etmiş məntiqi sxemlər yarada bildik.”

Bu, irəliyə doğru böyük bir addım idi, lakin genişləndirilə bilməzdi – komanda ənənəvi üzvi kimya vasitəsilə bu böyük və mürəkkəb məntiqə cavab verən materialları əl ilə qurdu.

Lakin sonrakı bir neçə il ərzində sintetik biologiyanın əlaqəli sahəsi sıçrayış və həddə qədər inkişaf etdi.

“Sahə tədqiqatçılara zülallar arasında qalıcı bağlar yaratmağa imkan verən maraqlı yeni zülal əsaslı alətlər hazırlayıb” dedi həmmüəllif Murial Ross, biomühəndislik üzrə UW doktorantı. “Bu, daha mürəkkəb məntiqi əməliyyatları mümkün edən əvvəllər mümkün olmayan yeni protein strukturları üçün qapılar açdı.”

Bundan əlavə, canlı hüceyrələrdən bu mürəkkəb zülalları istehsal etmək üçün fabrik kimi istifadə etmək praktiki hala gəldi, bu da elm adamlarına yeni zülallar üçün xüsusi DNT planlarını hazırlamağa, DNT-ni bakteriyalara və ya digər ana hüceyrələrə daxil etməyə və sonra istədiyiniz struktura malik zülalları birbaşa hüceyrələrdən toplamaq imkanı verdi.Tədqiqat qrupu mürəkkəb məntiqi sxemlər yaratmaq üçün xüsusi formalara qatlanan zülal quyruğu hazırladı. Haşiyə 1 beş müxtəlif biomarkerə cavab vermək üçün nəzərdə tutulmuş bir proteini göstərir; 2-ci qutuda quyruğun tam parçalanması və zülalın sərbəst buraxılması üçün yerinə yetirilməli olan məntiqi şərtlər göstərilir. Kredit: Təbiət Kimyəvi Biologiyası (2025). DOI: 10.1038/s41589-025-02037-5

Bu yeni alətlərlə DeForest və onun komandası eyni anda prosesin bir çox addımlarını sadələşdirdi və təkmilləşdirdi. Onlar kortəbii olaraq daha sifarişli formalara qatlanan quyruqlu zülalları dizayn edib istehsal etdilər və beşə qədər müxtəlif biomarkerə cavab verə bilən mürəkkəb “sxemlər” yaratdılar. Bu yeni zülallar hüceyrəyə və ya nəzəri olaraq xəstəlik sahəsinə çatdırılmaq üçün müxtəlif daşıyıcılara – hidrojellərə, kiçik muncuqlara və ya canlı hüceyrələrə yapışa bilər. Komanda hətta bir daşıyıcıya üç fərqli zülal yüklədi, hər biri müxtəlif ətraf mühit siqnalları əsasında unikal yüklərini çatdırmaq üçün proqramlaşdırılmışdı.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=3763193310&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1760001713&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-10-programmable-proteins-logic-drug-delivery.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQxLjAuNzM5MC41NSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTQxLjAuNzM5MC41NSJdLFsiTm90P0FfQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjE0MS4wLjczOTAuNTUiXV0sMF0.&abgtt=6&dt=1760001712972&bpp=1&bdt=128&idt=53&shv=r20251008&mjsv=m202510070101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1760001602%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1760001602%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1760001602%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0%2C750x280&nras=1&correlator=3683031883127&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=4085&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31094977%2C31095045%2C31095049%2C31095056%2C31095079%2C31095082%2C31095083%2C95370627%2C31095104%2C42533293&oid=2&pvsid=867370584681145&tmod=1553557886&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&plas=164x742_l%7C164x742_r&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=2&fsb=1&dtd=300

“Nəticələr bizi çox həyəcanlandırdı” dedi DeForest. “Köhnə prosesdən istifadə edərək, bu materialların hər birinin cəmi bir neçə milliqramını sintez etmək aylar çəkərdi. İndi tikinti dizaynından məhsula keçmək bizə bir neçə həftə çəkir. Bu, bizim üçün tam oyun dəyişikliyi oldu.”

“Göy həddidir. Bir müalicədə çoxlu müxtəlif komponentlərin gecikmiş və müstəqil çatdırılmasını yarada bilərsiniz” dedi Ross. “Və düşünürəm ki, biz bir zülalın cavab verə biləcəyi çox, çox daha böyük məntiqi sxemlər yarada bilərik. İndi o nöqtədəyik ki, texnologiya tətbiqlər baxımından ciddi şəkildə düşündüklərimizi üstələyir, bu, olmaq üçün əla yerdir.”

Tədqiqatçılar indi zülalların hədəf ala biləcəyi daha çox biomarkerlər axtarmağa davam edəcəklər. Onlar həmçinin real dünya terapiyalarını qurmaq və tətbiq etmək üçün UW və ondan kənarda digər laboratoriyalarla əməkdaşlığa başlamağa ümid edirlər.

Komanda texnologiyanın digər istifadələrini də təsvir edir. Eyni vasitələr bir hüceyrə daxilində müalicələr istehsal edə və onları xüsusi bölgələrə, prosesin bədəndə necə işlədiyini göstərən bir növ mikrokosmosa yönəldə bilər. DeForest həmçinin qan nümunəsində mürəkkəb işarələr dəsti mövcud olduqda müəyyən bir rəngə çevrilə bilən qan testləri kimi diaqnostik vasitələri nəzərdə tutur.

DeForest, ilk praktik tətbiqlərin xərçəng müalicəsi ola biləcəyini düşünür, lakin daha çox araşdırma ilə imkanlar sonsuzdur.

“Xəyal, bədənin daxilində hər hansı bir ixtiyari yeri seçə bilməkdir – ayrı-ayrı hüceyrələrə qədər – və orada getmək və hərəkət etmək üçün bir materialı proqramlaşdırmaq” dedi. “Bu, böyük sifarişdir, lakin bu texnologiyalarla biz yaxınlaşırıq. Biomarkerlərin düzgün kombinasiyası ilə bu materiallar getdikcə daha dəqiq olacaq.”

Ətraflı məlumat: Avtonom şəkildə tərtib edilmiş molekulyar topologiya vasitəsilə Boolean məntiqli zülal təqdimatı, Təbiət Kimyəvi Biologiyası (2025). DOI: 10.1038/s41589-025-02037-5

Jurnal məlumatı: Nature Chemical Biology 

Vaşinqton Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir