שיטה חדשנית לחיבור פרודת פולימר מגינה גדולה לחלבון משפרת את יעילותן של תרופות מבוססות חלבונים.
שיטה חדשנית לחיבור פרודת פולימר מגינה גדולה לחלבון משפרת את יעילותן של תרופות מבוססות חלבונים.
ביו-מהנדסים מאוניברסיטת דיוק (Duke) פיתחו את הגישה החדשה והדגימו במודל חי כי השילובים החדשניים של החלבון-פולימר, המכונים צמדים (conjugates), נותרו יציבים במחזור הדם זמן ארוך יותר משמעותית מחלבונים לא-מוגנים. המדענים מצהירים כי הם מעודדים מכך שהממצאים שלהם מציגים גישה חדשה לשיפור היעילות של תרופות מבוססות חלבונים.
תרופות מבוססות חלבונים הינן משפחה חדשה של תרופות בעלות חשיבות הולכת וגדלה עם הזמן, אומר המדען Ashutosh Chilkoti, פרופסור להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת דיוק. הוא מביא כדוגמאות את התרופות אינסולין עבור הטיפול בסכרת ואת הנוגדן הרצפטין המשמש בטיפול בסרטן.
חלבונים מקוריים, המוזרקים למחזור הדם, מזוהים ככאלה מיידית ע"י הגוף ועוברים פירוק או הרחקה ע"י המערכת החיסונית, עובדה המגבילה את יעילותן כתרופות. בכדי להתגבר על מגבלה זו יצרני התרופות נוהגים לחבר פרודה נוספת – פולימר המוכר בשם "פוליאתילן גליקול" (PEG) – לחלבון לשם הגנתו מפירוק זה. אולם לגישה זו יש חסרונות משל עצמה.
"יעילותה של השיטה הנוכחית לחיבור שתי הפרודות הללו מגיעה עד כדי עשרים אחוזים בלבד, כך שכמות גדולה מחומרי-המוצא היקרים מתבזבזת," מסביר החוקר הראשי. "בנוסף, שתי הפרודות הגדולות מחוברות ע"י קשרים כימיים קצרים, ולרוב קשרים אלו מתקבלים בנקודות שונות ומרובות בחלבון, כך שהתוצר הסופי אינו מוגדר באופן מלא."
החוקרים נקטו בגישה שונה – במקום לחבר שתי פרודות גדולות, הם "הצמיחו" את הפולימר מתוך החלבון עצמו ובכך הגבירו את יעילות פעילותו של החלבון ביותר משבעים אחוזים והגדילו את משך הזמן שבו הוא נותר פעיל במודל חי.
"בנוסף, התגברנו גם על המגבלה של העדר קבלת תוצר מוגדר, נקי ואחיד בזכות הצמחת הפולימר מתוך נקודה מסוימת ויחידה ע"ג החלבון," מסביר החוקר. "הפתעה נוספת במחקר שלנו טמונה בעובדה כי במקום בפולימר הידוע PEG השתמשנו בפולימר קצת שונה ממנו שביצע את העבודה לא פחות טוב מהפולימר הקודם והביא להתארכות משך העמידות של החלבון בגוף."
ישנן כיום תרופות רבות המבוססות על הצמד חלבון-פולימר, כגון הורמוני גדילה לאדם, תרופות להאצת היצירה של תאי דם בחולי סרטן וחומרים נוגדי-נגיפים. החוקרים מתכננים להשתמש בגישה החדשנית שלהם גם עבור תרופות אלו בכדי לבדוק אם היא מסוגלת להגביר את יעילותן.
החוקרים השתמשו בניסויים שלהם במיוגלובין, החלבון האחראי לצבע האדום של תאי הדם. במקום ליצור קשר כימי בין מיוגלובין לבין הפולימר, החוקרים בחרו בנקודה ייחודית בחלבון, הידועה בשם הקצה החנקני (N-terminus), ואז הצמיחו את הפולימר מנקודה זו החוצה. בכל חלבון מצויה נקודה כזו, כך שהשיטה תוכל להיות ישימה באופן נרחב, מציין החוקר.
לאחר שהדגימו כי הם מסוגלים להכין תרכובת יציבה בעזרת השיטה שלהם, החוקרים בחנו את יעילותה תוך השוואת פעילותה בעכברים לתרכובות קיימות. "לתרכובת המקורית – מיוגלובין – יש זמן מחצית חיים של שלוש דקות ובתוך שעתיים היא הורחקה כליל ממחזור הדם," מציין החוקר. "בניגוד לכך, לתרכובת החדשה יש זמן מחצית חיים של פי ארבעים מזו המקורית והיא נותרה יציבה במחזור הדם למשך שמונה-עשרה שעות. ככל שהחלבון נשאר יותר זמן פעיל במחזור הדם, כך הוא מסייע יותר למטופל."
השיפור הניכר בפעילותה של התרכובת החדשה שלנו הביא אותנו למסקנה, כי הגישה החדשה הזו תהיה בעלת יישומים רבים בשיפור היעילות של תרופות מבוססות חלבונים רבות," מציין החוקר.
יתרון נוסף של גישה זו טמון בעובדה כי הפולימר המגן מתפרק באופן טבעי בגוף בחלוף הזמן ומורחק ממנו בקלות. "מאחר והתרכובת המשולבת מתפרקת ביולוגית, נוכל, בעיקרון, להכין צמדי פולימר-חלבון גדולים עוד יותר שיהיו בעלי תכונות פרמקולוגיות טובות אפילו יותר," הוא מסביר.
הידיעה מהאוניברסיטה
