محققان دانشگاه واشنگتن کشف کرده‌اند که چگونه می‌توان مولکول‌های پپتیدی ایجاد کرد که می‌توانند روی غشاها بلغزند و وارد سلول‌ها شوند – و همچنین شرکتی را برای سرمایه‌گذاری در این کشف برای توسعه دارو ایجاد کرده‌اند.
این یافته‌ها که امروز در مجله Cell منتشر شد، در نهایت می‌تواند منجر به انواع جدیدی از داروهای خوراکی برای اختلالات سلامتی از COVID-19 تا سرطان شود.
دیوید بیکر، نویسنده ارشد این مطالعه، بیوشیمی‌دان دانشگاه، می‌گوید: «این توانایی جدید برای طراحی پپتیدهای تراوا از غشاء با وفاداری ساختاری بالا، در را به روی دسته جدیدی از داروها باز می‌کند که مزایای داروهای سنتی با مولکول‌های کوچک و درمان‌های پروتئینی بزرگ‌تر را ترکیب می‌کنند. طبق یک خبر، دانشکده پزشکی واشنگتن.
داروهای مولکولی کوچک – مانند آسپرین – به اندازه کافی کوچک هستند که از غشای سلولی عبور کنند و کار خود را انجام دهند. درمان های پروتئینی – برای مثال، آنتی بادی های مونوکلونال – می توانند بیماری های پیچیده تری را مورد هدف قرار دهند، اما مولکول های پروتئین معمولاً آنقدر بزرگ هستند که نمی توانند از دیواره های سلولی مبتنی بر لیپید عبور کنند.
داروهای پپتیدی از همان بلوک‌های سازنده پروتئین‌ها ساخته می‌شوند و بسیاری از مزایای داروهای مبتنی بر پروتئین را ارائه می‌دهند. آنها می توانند با دقت بیشتری نسبت به داروهای مولکولی کوچک به اهداف پروتئینی در بدن متصل شوند که نویدبخش عوارض جانبی کمتری است.
Gaurav Bhardwaj، سرپرست تیم تحقیق، استادیار شیمی دارویی در دانشکده داروسازی UW می‌گوید: «ما می‌دانیم که پپتیدها می‌توانند داروهای بسیار خوبی باشند، اما یک مشکل بزرگ این است که آنها به سلول‌ها نفوذ نمی‌کنند.» اهداف دارویی بسیار خوبی در سلول‌های ما وجود دارد و اگر بتوانیم وارد آنها شویم، آن فضا باز می‌شود.»
آزمایش‌های گزارش‌شده اخیر از چندین تکنیک مهندسی مولکولی برای ایجاد انواع مولکول‌های پپتیدی استفاده کرده‌اند که می‌توانند راحت‌تر به سلول‌ها نفوذ کنند.
بیشتر پپتیدها دارای ویژگی های شیمیایی هستند که باعث می شود به جای لغزش روی غشای لیپیدی سلول، به مولکول های آب بچسبند. ابتدا، محققان پپتیدهای مصنوعی ساختند که کمتر با آب تعامل داشتند. آنها همچنین پپتیدهایی طراحی می کنند که می توانند با حرکت در غشاها تغییر شکل دهند.
بیش از 180 مولکول پپتیدی سفارشی بر روی غشاهای مصنوعی در آزمایشگاه آزمایش شدند. محققان دریافتند که بیشتر پپتیدهای آنها می تواند از لیپیدها عبور کند. آزمایش‌های آزمایشگاهی اضافی با استفاده از سلول‌های اپیتلیال روده، دانشمندان UW را متقاعد کرد که برخی از مولکول‌ها می‌توانند جهش را از معده مستقیماً به جریان خون انجام دهند.
حتی مطالعات بیشتری که روی موش‌ها و موش‌ها انجام شده است نشان می‌دهد که برخی از پپتیدها می‌توانند به طور موثر از روده خارج شوند، از چندین غشا عبور کرده و وارد سلول‌های زنده شوند. چنین پپتیدهایی از نظر تئوری می توانند به داروهای خوراکی تبدیل شوند. «این مولکول‌ها نقطه شروع امیدوارکننده‌ای برای داروهای آینده هستند. آزمایشگاه من اکنون در حال کار است تا آنها را به آنتی بیوتیک، ضد ویروس و درمان سرطان تبدیل کند.»
بهاردواج گفت که داروهای مبتنی بر پپتید می توانند چالش های ناشی از مقاومت آنتی بیوتیکی را برطرف کنند – و همچنین استراتژی جدیدی برای مبارزه با کووید-19 ارائه دهند.
وی گفت: یکی از بارزترین اهداف دارویی داخل سلول های آلوده است. “اگر ما بتوانیم این آنزیم را خاموش کنیم، ویروس از تولید نسخه های بیشتری از خودش جلوگیری می کند.”
Bhardwaj، Baker و Patrick Salveson بیوشیمیست UW – که همگی به موسسه طراحی پروتئین UW Medicine وابسته هستند – شرکت بیوتکنولوژی جدیدی به نام Vilya را با شرکای Arch Venture برای مجوز پلتفرم و مولکول های شرح داده شده در مقاله Cell تأسیس کردند. (با ارزشش، ویلیا حلقه الف قدرتی بود که الروند در حماسه ارباب حلقه ها تالکین به تن کرد.)
Vilya جای خود را در میان مجموعه‌ای از شرکت‌های ایجاد شده توسط محققان در موسسه طراحی پروتئین – آرایه‌ای که شامل A-Alpha Bio، Arzeda، Cyrus Biotechnology، Icosavax، Lyell Immunopharma، Monod Bio، Mopad Biologics، Neoleukin Therapeutics، Outpace Bio می‌شود. برگرفته از Lyell)، PvP Biologics (خرید شده توسط Takeda Pharmaceuticals)، و Sana Biotechnology.
بهاردواج و بیکر از جمله 26 نویسنده مقاله منتشر شده توسط Cell با عنوان “طراحی دقیق ماکروسیکل های عبور غشایی” هستند که سالوسون به عنوان مشارکت کننده در این بحث ها شناخته می شود.
این تحقیق توسط The Audacious Project پشتیبانی شد. گیتس ونچرز; اریک و وندی اشمیت به توصیه Schmidt Futures. مؤسسه سد نوردستروم برای مدیران صندوق طراحی پروتئین؛ صندوق ترجمه وو تسای؛ بنیاد بیل و ملیندا گیتس؛ تاکدا داروسازی; موسسه پزشکی هوارد هیوز؛ بودجه ایالت واشنگتن؛ وزارت دفاع؛ بنیاد سیمونز؛ آژانس کاهش تهدیدات دفاعی؛ مؤسسه ملی بهداشت؛ و بنیاد تحقیقات واشنگتن