راهبرد منحصر به فرد پادتن ها برای از کار انداختن ویروس ها
یک گروه بین المللی از پژوهشگران در بررسی مشترکی، راهبرد جدیدی را کشف کرده اند که پادتن ها به واسطه آن می توانند جلوی ورود ویروس ها به سلول های بدن را بگیرند.
به گزارش لینک بگیر به نقل از ایسنا و به نقل از وبسایت رسمی دانشگاه پنسیلوانیا، این مبحث به صورت گسترده ای درک شده است که پادتن ها، ویروس ها را با چسبیدن به سطوح آنها خنثی می کنند و از توانایی آنها در آلوده کردن سلول های میزبان جلوگیری می کنند اما یک پژوهش جدید نشان داده است که این روش، تنها راهی نیست که پادتن ها به واسطه آن، ویروس ها را از کار می اندازند. یک گروه بین المللی از پژوهشگران به سرپرستی "دانشگاه پنسیلوانیا"(Penn State) کشف کرده اند که پادتن ها می توانند ویروس ها را منحرف کنند و در نتیجه، مانع اتصال و ورود درست آنها به سلول ها شوند.
"گانش آناند"(Ganesh Anand)، استادیار شیمی دانشگاه پنسیلوانیا اظهار داشت: همه فکر می کنند که پادتن ها به ویروس ها متصل می شوند و مانع از ورود آنها به سلول ها می شوند یعنی اساسا آنها را قفل می کنند اما پژوهش ما برای اولین بار نشان داده است که پادتن ها امکان دارد ویروس ها را از نظر فیزیکی هم منحرف کنند تا نتوانند به درستی به سلول های میزبان متصل شوند و آنها را آلوده کنند.
آناند و همکارانش در این پژوهش، تعاملات میان یک "پادتن مونوکلونال انسانی"(HMAb) معروف به "C10" و دو ویروس "زیکا"(Zika) و "دنگی"(Dengue) را بررسی کردند. پادتن C10 مورد استفاده در این پژوهش، پیش تر از بیماران مبتلا به ویروس دنگی به دست آمده بود که نشان داده بودند می توانند ویروس زیکا را خنثی کنند.
پژوهشگران، تلفیقی از چند روش همچون "میکروسکوپ الکترونی کرایو"(cryo-EM) را برای دیدن ویروس ها و "طیف سنجی جرمی تبادل هیدروژن/دوتریوم"(HDXMS) را برای درک حرکت آنها به کار بردند.
آناند افزود: میکروسکوپ الکترونی کرایو، محلول حاوی مولکول های مورد نظر را بررسی می کند و سپس، آنها را با الکترون ها هدف قرار می دهد تا تصاویر گوناگونی را از مولکول ها در جهت های متعدد عرضه نماید. سپس، این تصاویر در یک عکس فوری از ظاهر مولکول ادغام می شوند. این روش، تصاویر بسیار دقیق تری از مولکول ها را نسبت به سایر انواع میکروسکوپ عرضه می دهد.
پژوهشگران برای مستندسازی اثرات پادتن ها روی ویروس های زیکا و دنگی، تصاویر فوری میکروسکوپ الکترونی کرایو از ویروس ها را در شرایط افزایش غلظت پادتن ها جمع آوری کردند.
پژوهشگران در پروژه خود، از طیف سنجی جرمی تبادل هیدروژن/دوتریوم هم استفاده کردند. در این روش، مولکول های مورد نظر که در این پژوهش ویروس زیکا و دنگی بودند، همراه با پادتن های مونوکلونال C10 در آب سنگین غوطه ور می شوند. آناند توضیح داد که اتم های هیدروژن آب سنگین، با دوتریوم جایگزین شده اند که همزاد ایزوتوپی سنگین تر هیدروژن است.
وی ادامه داد: هنگامی که یک ویروس در آب سنگین غوطه ور می شود، اتم های هیدروژن روی سطح ویروس با دوتریوم جایگزین می شوند. سپس میتوان از طیف سنجی جرمی برای سنجش سنگینی ویروس استفاده نمود. ما با انجام دادن این کار مشاهده کردیم که ویروس دنگی با دوتریوم، سنگین تر شد چونکه پادتن های بیشتری به محلول اضافه شدند. این نشان داده است که پادتن ها ویروس دنگی را تحریف می کنند و اجازه می دهند دوتریوم بیشتری وارد آن شود. گویی ویروس درحال فشرده شدن است و سطح بیشتری در معرض دید قرار می گیرد که در آن میتوان هیدروژن را با دوتریوم مبادله کرد.
در مقابل، هنگامی که ویروس زیکا در آب سنگین قرار می گیرد، سنگین تر نمی گردد و این نشان داده است که باآنکه سطح آن کاملا توسط پادتن ها اشغال شده اما توسط پادتن ها منحرف نشده است.
آناند توضیح داد که این گروه پژوهشی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی کرایو و طیف سنجی جرمی تبادل هیدروژن/دوتریوم توانسته اند تصویر جامعی را از آن چه هنگام چسبیدن پادتن ها به ویروس های زیکا و دنگی رخ می دهد، به دست آورند.
وی ادامه داد: این کار مانند کتاب های مصور است که هر صفحه آن تصویر متفاوتی دارد و هنگامی که کتاب را ورق می زنید، یک فیلم کوتاه می بینید. یک کتاب با تصاویر اسب مسابقه را تصور کنید. میکروسکوپ الکترونی کرایو به شما نشان داده است که اسب مسابقه چگونه به نظر می آید و طیف سنجی جرمی تبادل هیدروژن/دوتریوم به شما سرعت حرکت اسب مسابقه را نشان داده است. برای اینکه بتوانید یک اسب مسابقه را درحال حرکت توصیف کنید، به هر دو روش نیاز دارید. این مجموعه مکمل به ما کمک می نماید تا بفهمیم چگونه یک نوع پادتن به صورت متفاوت بر دو نوع ویروس تاثیر می گذارد.
آناند تصریح کرد که این حقیقت که هرچه پادتن های بیشتری اضافه شود، ذرات ویروس دنگی بیشتر منحرف می شوند، نشان داده است که "قیاس سنجی" یا "استوکیومتری"(Stoichiometry) چقدر اهمیت دارد.
پژوهشگران دریافتند در شرایط اشباع که طی آن، پادتن ها در غلظت های کافی اضافه می شوند تا همه مکان های اتصال موجود روی ویروس های دنگی را پر کنند، ۶۰ درصد از ویروس ها منحرف می شوند. این اعوجاج، برای محافظت از سلول ها در مقابل عفونت کافی بود.
آناند اظهار داشت: اگر پادتن ها به قدر کافی وجود داشته باشند، ذره ویروس را به اندازه لازم منحرف می کنند تا قبل از رسیدن به سلول های مورد نظر، بی ثبات شوند.
زمانی که دانشمندان، ویروس های دنگی متصل به پادتن را با سلول های "BHK-21" در کلیه همسترهای نوزاد در تعامل قرار دادند، دریافتند که آلوده شدن سلول ها، بین ۵۰ تا ۷۰ درصد کاسته شده است.
آناند توضیح داد که پادتن ها در بعضی از ویروس ها همچون زیکا، با مسدود کردن راه های خروجی کار می کنند تا ویروس نتواند از آنها بیرون برود.
وی ادامه داد: ما مکانیسم جدیدی را در ویروس دنگی یافتیم که پادتن ها به واسطه آن، راه ها را می بندند تا ویروس نتواند بیرون بیاید.
پادتن ها چگونه ذرات ویروس دنگی را منحرف می کنند؟
به قول آناند، برخلاف "کروناویروس سندروم حاد تنفسی ۲"(SARS-CoV-2) که حالا آشناست و دارای پروتئین های خوشه ای است که در همه جهات بیرون زده اند، سطوح زیکا و دنگی صاف تر هستند و برآمدگی هایی هم دارند.
آناند تصریح کرد که پادتن ها در مورد ویروس دنگی، اتصال به برآمدگی های معروف به "رئوس پنج گانه"(five-fold vertices) را ترجیح می دهند. هنگامی که همه پروتئین های رئوس پنج گانه متصل شوند، پادتن ها به برآمدگی های مورد نظر دوم خود یعنی "رئوس سه گانه"(three-fold vertices) روی می آورند. نهایتا، تنها "رئوس دوگانه"(two-fold vertices) باقی می مانند.
آناند افزود: پادتن ها از رئوس دوگانه خوششان نمی آید چونکه بسیار متحرک هستند و اتصال به آنها دشوار است. ما متوجه شدیم هنگامی که رئوس پنج گانه و سه گانه به صورت کامل به پادتن ها متصل می شوند، اگر پادتن های بیشتری را به محلول اضافه نماییم، ویروس آغاز به لرزیدن می کند. این رقابت میان پادتن هایی که تلاش می کنند وارد شوند و ویروسی که تلاش می کند آنها را از بین ببرد، وجود دارد. در نتیجه، این پادتن ها به جای اتصال به رئوس دوگانه، در نهایت به درون ویروس نفوذ می کنند. ما فکر می نماییم که این حفاری در ذره ویروس می باشد که به تکان خوردن ویروس و از دست رفتن عملکرد آن منجر می شود.
تفاوت زیکا و دنگی چیست؟
آناند توضیح داد که زیکا یک ویروس بسیار پایدارتر و پویاتر از دنگی است که بخش های متحرک زیادی دارد.
وی ادامه داد: دنگی و زیکا شبیه به هم هستند اما هر کدام خصوصیت متفاوتی دارند. دنگی امکان دارد بعنوان یک ویروس متحرک تر، برای پیشگیری از گرفتار شدن توسط پادتن ها تکامل یافته باشد. قسمت های متحرک آن، سیستم ایمنی را گیج می کنند و از بین می برند. پادتن ها با نفوذ به ویروس دنگی و تحریف آن، راهی برای حل کردن این مشکل بوجود آورده اند.
به قول آناند، به نظر می آید که یک نوع پادتن می تواند زیکا و دنگی را به دو روش متفاوت خنثی کند. یک روش، اتصال به ویروس و غیرفعال کردن آن است که روش سنتی در مورد فعالیت پادتن به حساب می آید و دیگری، نفوذ به ویروس و منحرف کردن آن است.
سایر ویروس ها
آناند اظهار داشت: راهبردی که گروه او کشف کرده، امکان دارد هنگام مواجهه با انواع دیگر ویروس هم مورد استفاده پادتن ها قرار بگیرد.
وی ادامه داد: دنگی فقط یک ویروس نمونه است که ما در آزمایش های خود از آن استفاده کردیم اما فکر می نماییم که این راهبرد پیشگیرانه امکان دارد به طور گسترده برای هر ویروسی قابل اجرا باشد. پادتن ها امکان دارد ابتدا به واسطه ایجاد یک سد، ویروس ها را خنثی کنند و در صورت ناموفق بودن، به روش منحرف کردن متوسل شوند.
کاربردهای احتمالی یافته های این پژوهش
آناند افزود: شاید یافته های این پژوهش برای طراحی پادتن های درمانی، سودمند باشند. پادتن های مونوکلونال C10، مخصوص ویروس های دنگی و زیکا هستند و می توانند این ویروس ها را به دو روش متعدد خنثی کنند اما شاید بتوان روش هایی را با همان قابلیت ها برای درمان بیماری های دیگر مانند کووید-۱۹ طراحی کرد. با ابداع یک دارو حاوی پادتن هایی که هم می توانند راه ویروس ها را مسدود سازند و هم آنها را منحرف کنند، احیانا می توانیم به خنثی سازی بیشتر دست پیدا نماییم.
وی ادامه داد: هدف این نیست که منتظر بمانیم تا ویروس به بافت مورد نظر خود برسد؛ ازاین رو اگر بتوان چنین درمانی را در چارچوب یک اسپری بینی عرضه داد، میتوان از ورود آن به سیستم ایمنی بدن جلوگیری کرد. با انجام دادن این کار، حتی امکان دارد بتوان از پادتن کمتری بهره برد چونکه پژوهش های ما نشان می دهند که برای خنثی کردن ویروس از راه روش اعوجاج، پادتن کمتری مورد نیاز است.
اهمیت این پژوهش در این است که یک راهبرد کاملا جدید را نشان داده است که بعضی از پادتن ها برای غیرفعال کردن بعضی از ویروس ها از آن استفاده می نمایند.
آناند افزود: پیش از این، تنها چیزی که در مورد پادتن ها می دانستیم، این بود که آنها به ویروس ها متصل می شوند و آنها را خنثی می کنند. حالا می دانیم که پادتن ها می توانند ویروس ها را حداقل با دو روش متعدد و شاید حتی بیشتر خنثی کنند. این پژوهش، دری را به روی یک مسیر کاملا جدید از اکتشافات باز می کند.
این پژوهش، در مجله "Cell" به چاپ رسید.
منبع: لینك بگیر
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب