מדענים מצאו דרך ליצור סוכרים מלאכותיים שיכולים להוביל לדרכים טובות יותר לאבחן ולטפל במחלות בצורה מדויקת יותר מאי פעם.
קרדיט תמונה: אוניברסיטת מנצ'סטר
לסוכרים תפקיד מכריע בבריאות האדם ובמחלות, הרבה מעבר להיותם רק מקור אנרגיה. סוכרים מורכבים הנקראים גליקנים מצפים את כל התאים שלנו והם חיוניים לתפקוד בריא. עם זאת, סוכרים אלה נחטפים לעתים קרובות על ידי פתוגנים כמו שפעת, Covid-19 וכולרה כדי להדביק אותנו.
בעיה אחת גדולה בטיפול ואבחון מחלות וזיהומים היא שאותו גליקן יכול להיקשר לחלבונים רבים ושונים, מה שמקשה להבין בדיוק מה קורה בגוף ומקשה על פיתוח בדיקות וטיפולים רפואיים מדויקים.
בפריצת דרך, פורסם בכתב העת תקשורת טבע, שיתוף פעולה של מומחים אקדמיים ותעשייה באירופה, כולל מאוניברסיטת מנצ'סטר ומאוניברסיטת לידס, מצאו דרך ליצור סוכרים לא טבעיים שעלולים לחסום את הפתוגנים.
הממצא מציע א מבטיחה דרך לתרופות חדשות ויכולה גם לפתוח דלתות באבחון על ידי 'לכידת' הפתוגנים או הרעלים שלהם.
פרופסור מתיו גיבסון, חוקר ממכון מנצ'סטר לביוטכנולוגיה באוניברסיטת מנצ'סטר, אמר "במהלך מגיפת קוביד-19, הצוות שלנו הציג את מבחני הזרימה הצידיים הראשונים שהשתמשו בסוכרים במקום בנוגדנים בתור 'יחידת ההכרה'. אבל הגבול הוא תמיד עד כמה הם ספציפיים וסלקטיביים בגלל ההפקרות של סוכרים טבעיים. כעת אנו יכולים לשלב את הסוכר הפלואורו בפלטפורמות הביוסנסינג שלנו במטרה לקבל דיאגנוסטיקה זולה, מהירה ויציבה תרמית המתאימה לסביבות עם משאבים נמוכים."
פרופסור ברוס טרנבול, מחבר ראשי של המאמר מבית הספר לכימיה ומרכז אסטברי לביולוגיה מולקולרית מבנית באוניברסיטת לידס, הוסיף "גליקנים שחשובים באמת למערכת החיסון שלנו, ותהליכים ביולוגיים אחרים ששומרים עלינו בריאים, הם מנוצל גם על ידי וירוסים ורעלים כדי להיכנס לתאים שלנו. העבודה שלנו מאפשרת לנו להבין כיצד לחלבונים מבני אדם ומפתוגנים יש דרכים שונות לקיים אינטראקציה עם אותו גליקן. זה יעזור לנו לעשות אבחון ותרופות שיכולות להבחין בין חלבונים אנושיים לפתוגנים".
החוקרים השתמשו בשילוב של אנזימים וסינתזה כימית כדי לערוך את המבנה של 150 סוכרים על ידי הוספת אטומי פלואור. הפלואור הוא קטן מאוד כלומר הסוכרים שומרים על אותה צורה תלת-ממדית, אך הפלואורינים מפריעים לאופן שבו חלבונים קושרים אותם.
אחת הטכנולוגיות המרכזיות המשמשות בעבודה זו היא ביוקטליזה, העושה שימוש באנזימים לייצור הסוכרים המורכבים והמגוונים מאוד הדרושים לספרייה. ביוקטליזה מזרזת באופן דרמטי את המאמץ הסינתטי הנדרש והיא שיטה הרבה יותר ירוקה ובת קיימא לייצור הגשושיות המופלרות הנדרשות".
פרופסור סבין פליטש, חוקרת, מכון מנצ'סטר לביוטכנולוגיה, אוניברסיטת מנצ'סטר
הם גילו שחלק מהסוכרים שהכינו יכולים לשמש לזיהוי רעלן הכולרה – חלבון מזיק המיוצר על ידי חיידקים – כלומר ניתן להשתמש בהם בבדיקות פשוטות ובעלות נמוכה, בדומה לבדיקות זרימה לרוחב, בשימוש נרחב לבדיקות הריון. במהלך מגיפת COVID-19.
ד"ר כריסטיאן הולי, שהוביל את הייצור של ספריית הפלואורו-סוכר באוניברסיטת לידס, אמר: "השתמשנו באנזימים כדי להרכיב במהירות אבני בניין פלואורו-סוכר כדי ליצור 150 גרסאות שונות של גליקן בעל חשיבות ביולוגית. הופתענו לגלות עד כמה אנזימים טבעיים עובדים היטב עם הסוכרים שעברו שינוי כימי, מה שהופך אותו לאסטרטגיה יעילה באמת לגילוי מולקולות שיכולות להיקשר באופן סלקטיבי."
המחקר מספק ראיות לכך שניתן להשתמש ב"סוכרים הפלואורו" המלאכותיים כדי לכוונן עדין זיהוי פתוגנים או סמנים ביולוגיים או אפילו לגילוי תרופות חדשות. הם גם מציעים חלופה לנוגדנים באבחון בעלות נמוכה, שאינם דורשים ניסויים בבעלי חיים כדי לגלות והם יציבים בחום.
צוות המחקר כלל חוקרים משמונה אוניברסיטאות שונות, כולל מנצ'סטר, אימפריאל קולג' לונדון, לידס, וורוויק, סאות'המפטון, יורק, בריסטול ואוניברסיטת גנט בבלגיה.
