נוגדנים מפלסטיק מסוגלים ללחום באנטיגנים בגוף כמו נוגדנים אמיתיים

קבוצת חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה באירווין יחד עם חוקרים מאוניברסיטת שיזואוקה מיפן ביצעה פריצת דרך עצומה בתחום הפלסטיקה. הקבוצה מצאה שימוש לפלסטיק ברמה המיקרוסקופית ואף ברמה הננוסקופית. החוקרים הראו, שאם נשתמש בננו-חלקיקים מסדר גודל של אחד חלקיי 50,000 מרוחב השערה האנושית, ניתן ליצור “נוגדנים מפלסטיק”

אנחנו משתמשים בפלסטיק כדי ליצור כל דבר החל משקיות פלסטיק, מיכלים, מכשירי חשמל וכמעט כל מוצר בבית. אולם קבוצת חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה באירווין יחד עם חוקרים מאוניברסיטת שיזואוקה מיפן ביצעה פריצת דרך עצומה בתחום הפלסטיקה. הקבוצה מצאה שימוש לפלסטיק ברמה המיקרוסקופית ואף ברמה הננוסקופית. החוקרים הראו, שאם נשתמש בננו-חלקיקים מסדר גודל של אחד חלקיי 50,000 מרוחב השערה האנושית, ניתן ליצור “נוגדנים מפלסטיק” (כלומר, ננו-חלקיקים פולימרים PNP אורגנים פשוטים וסינתטיים בגודל של חלבון). הנוגדנים מפלסטיק מתפקדים בהצלחה בזרם הדם של בעלי חיים שהם חיים, כאשר הם מצליחים לזהות וגם ללחום במגוון אנטיגנים (חלבונים המזוהים כחומרים זרים על-ידי מערכת החיסון, שמייצרת נוגדנים כדי להילחם בהם).

קודם כל נוגדנים הם החלבונים בגופנו הנוצרים על ידי מערכת החיסון כדי להבחין ולנטרל איומים זרים, כגון זיהומים, אלרגנים, וירוסים ובקטריות. אלה יכולים להיות לפעמים סתם דברים מציקים ולא מזיקים כמו חלקיקי אבקנים ואבק או אלרגנים ממזונות ואף שאר הרעלנים שהם פחות נעימים ולפעמים מסוכנים. הגוף שלנו מייצר נוגדנים בכמויות ניכרות. לפעמים לא ניתן להתמודד כדי לטפל באנטיגנים מסוימים. כמו למשל, זיהום קשה – האנטיגנים הטבעיים שלנו פשוט נכנעים.

כדי להתמודד עם מחסור זה של מערכת החיסון, החוקרים נטלו ננו-חלקיקים זעירים מפלסטיק והחליטו ליצור מהם נוגדנים. עולה אז הבעיה הבאה כאשר מחדירים חומרים סינתטיים לסביבה ביולוגית: אם נחדיר חומרים זרים כמו הננו-חלקיקים הפולמרים PNP לזרם הדם, מיד נוצרת שכבה של חלבונים על פני השטח, ואלה יכולים לשנות, או אף לדכא את התגובה החיסונית לחומר הזר.

לכן החוקרים החליטו קודם כל לבדוק ולהדגים את היכולת של ה-PNP מחוץ לגוף החי ובכך לנסות ולחקות נוגדנים טבעיים. כלומר, הם בראש ובראשונה החליטו לבדוק את ההתאמה הביולוגית (biocompatibility) של ה-PNP, תגובת הרקמות הביולוגיות ל-PNP. אחר כך הם החליטו להשתמש באנטיגן המליטין, פפטיד שהוא אחד המרכיבים העיקריים בארס הדבורה. הוא נמצא כלא רעיל בתאי תרבית במעבדה בכמות קטנה. אחר כך, החוקרים הזריקו כמות קטנה של החומר לתוך הווריד היישר לזרם הדם של עכברי מעבדה. במשך שבועיים לא היה שוני במשקל העכברים שקבלו את המליטין. בנוסף, גם לא נתגלו סימני רעל או סימני אלרגיה. במינון גבוה המליטין גורם להרס התא בבעל החיים, הליך שסופו מוות עקב אי ספיקת כליות או סיבוכים קרדיולוגיים.

אחר כך החוקרים השתמשו בתהליך שידוע בשם הטבעה מולקולארית כדי להטביע את הצורה של אנטיגן המליטין על גבי נוגדן ה-PNP. על ידי הטבעת גומחות זעירות בצורת מליטין אל תוך החלקיקים הבודדים, נוגדני מפלסטיק, החוקרים לבסוף כיווננו את הנוגדנים מפלסטיק כדי שיחברו את עצמם לאנטיגנים של המליטין בדם.

החקורים הזריקו לוריד של העכברים שקבלו בזריקה את הכמויות הקטלניות של המליטין נוגדנים מפלסטיק משני סוגים: 1) היו עכברים שקבלו PNP שמוטבעת עליו הצורה של אנטיגן המליטין ו-2) היו עכברים אחרים שקבלו PNP מאותו ההרכב בדיוק אבל הם סונתזו כך שהם לא החילו את ההטבעה של המליטין. בנוסף לקבוצת העכברים הזו, הייתה קבוצת ביקורת.

בקבוצה אחרונה זו נצפה 100% קצב מוות אצל העכברים שקבלו מליטין בכמויות גבוהות. העכברים שקבלו את הנוגדנים מפלסטיק שמוטבעות עליהם הצורה של האנטיגן המליטין שרדו בקצב הרבה יותר גבוה מאלה שקבלו נוגדנים מפלסטיק ללא הטבעת מליטין. וזה הוביל למסקנה, שבעוד ה-PNP מצויים בזרם הדם, ה-PNP המוטבעים עם מליטין הבחינו בארס המליטין ונטרלו את פעילותו. ולכן המחקר סיכם שנוגדנים מפלסטיק שמכוונים היטב יכולים אכן לעקוב אחרי האנטיגן ולהרוס איומים בתוך גוף חי.

ההצלחה של הליך ההטבעה המולקולארית יחד עם קצב השרידות הגבוה של העכברים שקבלו את נוגדני הפלסטיק, הציע שחוקרים יכולים לעצב מגוון של ננו-חלקיקים מפלסטיק כאלה לשימוש בכל מקרה שבו הגוף נשען על נוגדנים למלחמה באיומים. זה פותח דלת למקפצה חיסונית סינתטית אדירה, שעשויה לשמש לטיפול במספר עצום של אלרגיות, מחלות וזיהומים.