فناوری

آنتی بادی خوب است. مولکول های ساخت ماشین بهتر است؟

0

ویروس کرونا ممکن است جدید باشد ، اما طبیعت مدتها پیش ابزارهایی را برای شناسایی آن به انسان داده است ، حداقل در مقیاس میکروسکوپی: آنتی بادی ها ، پروتئین های ایمنی Y شکل که می توانند بر روی عوامل بیماری زا قفل شده و از نفوذ آنها به سلول جلوگیری کنند.

میلیون ها سال تکامل این پروتئین ها را به سلاح های مقابله با بیماری تبدیل کرده است. اما فقط در طی چند ماه ، ترکیبی از هوش انسان و ماشین ممکن است مادر بازی را در بازی خودش شکست دهد.

با استفاده از ابزارهای محاسباتی ، تیمی از محققان دانشگاه واشنگتن مولکولی را طراحی و ساخته اند که در صورت قرار گرفتن در برابر ویروس کرونا در آزمایشگاه ، می تواند حداقل مانند یک آنتی بادی به آن حمله کرده و آن را توقیف کند. وقتی بینی موش و همستر جوش می خورد ، به نظر می رسد حیوانات را از بیمار شدن جدی محافظت می کند.

این مولکول که به دلیل توانایی رویش آن بر روی ویروس کرونا ، مینی باند نامیده می شود ، به اندازه کافی ریز و پایدار است که به صورت دسته جمعی در حالت خشک شدن یخ زده حمل می شود. باکتری ها همچنین می توانند برای خنثی سازی این مینی چسب ها ساخته شوند ، که به طور بالقوه آنها را نه تنها موثر بلکه ارزان و راحت نیز می کند.

محصول این تیم هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد و به این زودی ها در بازار عرضه نخواهد شد. لورن کارتر ، یکی از محققان این پروژه ، که توسط بیوشیمی دان دیوید بیکر هدایت می شود ، گفت: “تاکنون” بسیار امیدوار کننده به نظر می رسد “. سرانجام ، افراد سالم ممکن است بتوانند مینی چسب ها را به عنوان اسپری بینی تجویز کرده و به طور بالقوه ذرات ویروس کرونا ویروس ورودی را از بین ببرند.

دکتر کارتر گفت: “زیبا ترین کاربرد می تواند چیزی باشد که شما آن را روی میز کنار تخت خود نگه دارید.” “این نوعی رویاست.”

اتصال دهنده های کوچک آنتی بادی نیستند ، اما ویروس را به روش های کاملاً مشابهی خنثی می کنند. ویروس کرونا با استفاده از نوعی تعامل قفل و کلید وارد یک سلول می شود و پروتئینی به نام سنبله – کلید – را در یک قفل مولکولی به نام ACE-2 قرار می دهد ، که در خارج از سلولهای انسانی خاص تزئین می شود. آنتی بادی های ساخته شده توسط سیستم ایمنی بدن انسان می توانند در این روند اختلال ایجاد کنند.

بسیاری از دانشمندان امیدوارند که تقلیدهای تولید شده انبوه از این آنتی بادی ها به درمان افراد مبتلا به Covid-19 کمک کند یا از ابتلا به آنها پس از آلودگی جلوگیری کند. اما مقدار زیادی آنتی بادی برای مهار ویروس کرونا لازم است ، به خصوص اگر عفونت در جریان باشد. تولید و رساندن آنتی بادی ها به افراد نیز سنگین است.

برای توسعه یک جایگزین بسیار ناچیز ، اعضای آزمایشگاه بیکر ، به رهبری بیوشیمی دان Longxing Cao ، رویکرد محاسباتی را در پیش گرفتند. محققان مدل تعامل میلیون ها پروتئین فرضی ، آزمایشگاهی طراحی شده با سنبله را مدل سازی کردند. پس از حذف مرتب مجریان ضعیف ، تیم بهترین ها را از بین این دسته انتخاب کرد و آنها را در آزمایشگاه سنتز کرد. آنها هفته ها در حال جابجایی بین کامپیوتر و نیمکت بودند و با طراحی هایی مطابقت داشتند که شبیه سازی و واقعیت را تا آنجا که می توانند مطابقت دارند.

تیم گزارش ماه گذشته در نتیجه یک مینی چسب کاملاً خانگی ایجاد کرد که به راحتی خود را به ویروس چسباند.

آشر ویلیامز ، مهندس شیمی در دانشگاه کورنل که در این تحقیق مشارکت نداشت ، گفت: “این یک گام فراتر از ساخت پروتئین های طبیعی است.” برای بیوانفورماتیک. “

دکتر بیکر گفت ، این تیم اکنون در حال الگوریتم های یادگیری عمیق است که می تواند به رایانه های آزمایشگاه یاد دهد که روند آزمایش و خطای تکرار شده در طراحی پروتئین را ساده کنند و محصولات را به جای چند ماه در هفته ارائه دهند.

اما تازگی رویکرد مینی اتصال دهنده نیز می تواند یک ایراد باشد. به عنوان مثال ، ممکن است ویروس کرونا ویروس شود و در برابر D.I.Y مقاوم شود. مولکول

دانیل-آدریانو سیلوا ، بیوشیمیایی در شرکت زیست دارویی Neoleukin مستقر در سیاتل ، که قبلاً با دکتر بیکر در دانشگاه واشنگتن آموزش دیده بود ، ممکن است استراتژی دیگری ارائه داده باشد که می تواند مشکل مقاومت را حل کند.

تیم وی همچنین پروتئینی را طراحی کرده است که می تواند از حمله ویروس به سلول جلوگیری کند ، اما D.I.Y. مولکول کمی آشنا تر است. این یک نسخه کوچکتر و محکم تر از پروتئین انسانی ACE-2 است – یک نوع که قدرت بسیار بیشتری روی ویروس دارد ، بنابراین این مولکول می تواند به عنوان یک طعمه به کار رود که عامل بیماریزایی را از سلولهای آسیب پذیر دور می کند.

کریستوفر بارنز ، زیست شناس ساختاری در انستیتوی فناوری کالیفرنیا که با پروژه Neoleukin همکاری کرد ، گفت: توسعه مقاومت بی فایده خواهد بود. ویروس کرونا ویروس که دیگر نمی تواند توسط این طعمه متصل شود ، احتمالاً توانایی اتصال به چیز واقعی ، نسخه انسانی ACE-2 را نیز از دست می دهد. دکتر بارنز گفت: “این یک تناسب اندام بزرگ برای ویروس است.”

دکتر کارتر گفت ، ساخت مینی چسب ها و تقلب های ACE-2 هر دو آسان است و در مقایسه با آنتی بادی های مصنوعی که می توانند برچسب های قیمتی بالغ بر هزار دلار داشته باشند ، فقط به قیمت یک دلار دلار هزینه می کنند. و در حالی که برای حفظ طول عمر باید آنتی بادی ها را سرد نگه داشت ، D.I.Y. پروتئین ها را می توان به گونه ای طراحی کرد که در دمای اتاق یا حتی در شرایط شدیدتر به خوبی عمل کنند. دکتر کائو گفت: “مینی کلاسور دانشگاه واشنگتن” می تواند جوشانده شود و هنوز هم خوب نیست.

این دوام حمل و نقل این مولکول ها را آسان کرده و از طرق مختلف به راحتی قابل تجویز است ، شاید با تزریق آنها به جریان خون به عنوان درمانی برای عفونت مداوم.

این دو مولکول طراح همچنین تحت فشار بسیار فشرده ویروس قرار گرفته و باعث می شود افراد کمتری بتوانند کارهای بیشتری انجام دهند. Attabey Rodríguez Benítez ، بیوشیمیایی از دانشگاه میشیگان که در این تحقیقات نقش نداشته است ، گفت: “اگر چیزی دارید که این امر را به خوبی متصل می کند ، مجبور نیستید آنقدر استفاده کنید.” “این بدان معناست که شما بیشتر ضربه خود را می خورید.”

هر دو گروه تحقیقاتی در حال بررسی محصولات خود به عنوان ابزاری بالقوه نه تنها برای مقابله با عفونت بلکه برای پیشگیری کامل از آن هستند ، تا حدودی مانند یک واکسن کوتاه مدت. در یک سری آزمایشات شرح داده شده در مقاله خود ، تیم Neoleukin طعمه ACE-2 خود را در بینی همستر اشتباه گرفت ، سپس حیوانات را در معرض ویروس کرونا قرار داد. همسترهای درمان نشده به طرز خطرناکی بیمار شدند ، اما همسترهایی که اسپری بینی دریافت کردند بسیار بهتر بودند.

دکتر کارتر و همکارانش در حال انجام آزمایش های مشابه با مینی اتصال دهنده خود هستند و نتایج قابل مقایسه ای را مشاهده می کنند.

محققان هشدار دادند که این یافته ها ممکن است به انسان ترجمه نشود. و هیچ یک از تیم ها هنوز روش کاملی برای تجویز محصولاتشان در حیوانات یا افراد ایجاد نکرده اند.

در پایین خط ، ممکن است فرصت هایی برای همکاری دو نوع پروتئین طراح وجود داشته باشد – اگر نه در یک محصول ، حداقل در همان جنگ ، همانطور که همه گیری بیداد می کند. دکتر کارتر گفت: “این بسیار مکمل است.” اگر همه چیز خوب پیش برود ، مولکول هایی مانند این می توانند به زرادخانه در حال رشد اقدامات بهداشت عمومی و داروهای موجود برای مقابله با ویروس بپیوندند ، وی گفت: “این ابزار دیگری است که می توانید داشته باشید.”

[[[[صفحه Science Times را در فیس بوک لایک کنید.| برای ثبت نام کنید خبرنامه Science Times.]

2020-11-21 13:30:19

چگونه یک حمله آنلاین “توییتر را به زانوها وارد کرد”

مقاله قبلی

چگونه همه گیر شدن یک شرکت هواپیمایی به درد همه می رسد

مقاله بعدی

شما همچنین ممکن است دوست داشته باشید

نظرات

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بیشتر در فناوری