סיקור מקיף

שימוש במכשיר NMR לטיהור חלבונים

התהליך של כרומטוגרפיה מרובת אופנים (multimodal chromatography) עוררה לאחרונה עניין ניכר בתעשיית הרוקחות. בתהליך זה, בעיקרון, מפרידים את החלבונים הרצויים מהחומרים האחרים המצויים עימם בתערובת, כגון דנ"א וחלבונים אחרים, בלתי-רצויים

ניקוי חלבונים לא רצויים מתרופות ביולוגיות. צילום: המכון הטכנולוגי רנסלייר
ניקוי חלבונים לא רצויים מתרופות ביולוגיות. צילום: המכון הטכנולוגי רנסלייר

הטיהור והבידוד של חומרים תרופתיים מהווים סוגיה מאתגרת בתחום של פיתוח תרופות. הדבר נכון במיוחד עבור תרופות העושות שימוש בחלבונים, והידועות לשמצה במורכבות הפרדתן מזיהומים מסכני-חיים המצויים בתערובת. מדענים מהמרכז לביוטכנולוגיה ומחקרים בינתחומיים (CBIS) מהמכון הפוליטכני רנסלר בניו-יורק משתמשים במכשיר תמ"ג (תהודה מגנטית גרעינית, NMR) על-מנת לקבל תובנות ולשפר את תהליך טיהור החלבונים הכה חשוב.

"אנו מקווים להשתמש בתובנות שלנו על-מנת לסייע לאנשי התעשייה בפיתוח של תהליכים משופרים לקבלת תרופות זולות יותר, ובכך להפחית משמעותית את העלויות הכלכליות במגזר הבריאות," אמר William Weightman Walker, פרופסור להנדסת פולימרים במכון המחקר. ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

התהליך של כרומטוגרפיה מרובת אופנים (multimodal chromatography) עוררה לאחרונה עניין ניכר בתעשיית הרוקחות. בתהליך זה, בעיקרון, מפרידים את החלבונים הרצויים מהחומרים האחרים המצויים עימם בתערובת, כגון דנ"א וחלבונים אחרים, בלתי-רצויים. התהליך מתבצע באמצעות "שידול" החלבון הרצוי לחבור לחומר המכיל ליגנדה – יחידת קשירה כימית. כל ליגנדה נקשרת בלבדית לחלקים מוגדרים בחלבונים מסוימים. לאחר הפרדת מבנים אלו מהתערובת, ניתן לשחרר את הליגנדות ולקבל את החלבונים בצורתם הטהורה ולהשתמש בהם כחומרים רפואיים בטוחים.

ככל שהקישור של הליגנדה לחלבון מסוים בררני יותר, כך התהליך יעיל יותר, וכן נדרשים פחות שלבים נוספים לייצור התרופה המוגמרת. התוצאה של התהליך היעיל הינה הפחתת העלויות בייצור תרופות. אולם, למרות השימוש הנפוץ בתהליך זה והיתרונות הרבים שבו, קיימת הבנה מועטה בלבד בנוגע למנגנון המדויק האחראי לו, או בנוגע לאופן שבו ניתן לשפר את יעילות הליגנדות.

"אנו מנסים להבין מה בדיוק גורם לחומרים הללו להיות מועילים בהפרדת חלבונים," אמר החוקר. "ואנו מעוניינים לחשוף מהם יחסי-הגומלין הבסיסיים בתוך תהליך הכרומטוגרפיה הגורמים לכך שההפרדה תהיה אפשרית ויעילה."

במחקר זה, המדענים עשו שימוש בחלק ממתקני המחקר המתקדמים הקיימים במכון. החוקרים גידלו מספר מוטנטים של חלבון המכונה אוביקוויטין (ubiquitin). קבוצה זו של חלבונים שעברו שינויים מכונה ספריית חלבונים.

בכדי לבצע השוואה בין מערכות מרובות אופנים לבין שיטות כרומטוגרפיה מסורתיות יותר, צוות המחקר הריץ את ספריית החלבונים דרך מערכת כרומטוגרפית פחות מתוחכמת המכונה כרומטוגרפית חילוף יונים וגם דרך מערכת מרובת-אופנים. הם גילו כי קיים הבדל מועט או בכלל לא בקישור של חלבונים לליגנדות במערכת הרגילה של חילוף יונים. בניגוד לכך, נמצאו הבדלים גדולים בקישור של חלק מהמוטנטים במערכת מרובת-האופנים.

על-מנת לרדת לעומקם של הפרטים, הם הכניסו את חלבון האוביקוויטין ואת הליגנדות ששימשו במערכת מרובת-האופנים לתוך מכשיר תמ"ג עוצמתי הנמצא במכון המחקר (800 מגה הרץ). מכשיר התמ"ג משתמש בתכונות המגנטיות של חומרים אורגניים לשם קבלת מידע בנוגע למאפיינים הכימיים והמולקולאריים המדויקים של החומר הנבדק. מתוך המידע שהתקבל, הם הצליחו לקבוע מהם המקטעים שבחלבון ואת סוגי החלבונים שנקשרו לליגנדות וכן את שיעור הקישור עצמו. ממצאי התמ"ג תאמו לממצאים שהתקבלו קודם לכן בשיטת ההשוואה שבין שיטות ההפרדה.

"מחקר זה מסייע בידנו להעמיק את ההבנה הבסיסית שלנו בנוגע לבררניות," אמר החוקר הראשי. בשלב הבא החוקרים מתעתדים להכין ליגנדות משופרות ולייעל את התהליכים לטיהורן.

הידיעה על המחקר

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן