آنزیم‌های آزمایشگاهی می‌توانند ویروس کووید را از بین ببرند

به‌تازگی پژوهشی نشان داده است که گروهی از آنزیم‌های مصنوعی می‌توانند با جداسازی انتخابی ژنوم آر‌ان‌ای (RNA) ویروس کرونا با آن مبارزه کنند. پژوهشگران بر این باورند که این روش ممکن است مشکلات اساسی راهکارهای پیشین را حل کرده و به‌سرعت درمانی ضدویروسی برای بیماری‌های تهدیدزا ایجاد کند.

با ظهور همه‌گیری کووید، «الکساندر تیلور»، زیست‌شناس شیمیایی دانشگاه کمبریج، تلاش کرد تا فناوری برش ژنی را که پیش‌تر با همکارانش توسعه داده بود، تغییر دهد: آنزیم‌های مصنوعی به نام ایکس‌ان یا زنو نوکلئیک اسید (XNAzymes) که از آر‌ان‌ای مصنوعی تشکیل شده‌اند. تیلور که در طول قرنطینه به‌تنهایی کار می‌کرد، در عرض چند روز پنج توالی آنزیم ایکس‌ان را در ژنوم سارس-کووید-2 تولید کرد.

به‌طور کلی، آنزیم‌ کاتالیزوری طبیعی است که تغییرات شیمیایی را تسهیل می‌سازد (در این مورد با جداکردن مولکول‌ها از یکدیگر). آنزیم‌های قبلی که بر پایه دی‌ان‌ای (DNA) و آر‌ان‌ای (RNA) بودند، در جداسازی مولکول‌های بلند و با ساختار پیچیده، مانند ژنوم ویروس‌ها، با مشکل روبه‌ر‌و بودند. آن‌ها درعوض با به‌کارگیری خود آنزیم‌های موجود در داخل سلول‌، هدف را از بین می‌برند – فرایندی با دقت کمتر که می‌تواند منجر به جداسازی در خارج از محدوده هدف و افزایش عوارض جانبی شود.

تیلور و همکارانش سال گذشته نشان دادند که آنزیم ایکس‌ان می‌تواند توالی‌هایی را که تنها در یک حرف از کد ژنتیکی تفاوت دارند، بدون انقطاع تشخیص دهد.
به گفته پژوهشگران، این دسته از آنزیم‌ها عملکرد بهتری به نسبت موارد قبلی دارند؛ زیرا پیوندهای شیمیایی محکم‌تری را تشکیل می‌دهند و ساختار و عملکرد خود را در شرایطی که آنزیم‌های دی‌ان‌ای و آر‌ان‌ای باز می‌شوند، حفظ می‌کنند.

ابزارهای محبوب ویرایش ژن کریسپر (CRISPR) نیز می‌توانند آر‌ان‌ای را هدف قرار دهند، اما سیستم ایمنی انسان گاهی واکنش ضعیفی به آنزیم‌های باکتریایی مورد استفاده در این روش نشان می‌دهد. آنزیم‌ ایکس‌ان در طبیعت یافت نمی‌شود، ازاین‌رو کمتر حمله به سیستم ایمنی را در پی دارد. علاوه‌براین، به انتخاب اجزای اضافی از داخل سلول نیز متکی نیستند که این امر سبب کاهش عوارض جانبی می‌شود.

«همه درمان‌های کنونی آر‌ان‌ای از ماشین‌های سلولی استفاده می‌کنند؛ بااین‌وجود، این یک درمان مستقل است.»

روی فان در میل، مهندس زیست‌پزشکی دانشگاه فناوری آیندهوون هلند

براساس مطالعه اخیر Nature Communications، آنزیم ایکس‌ان تکثیر ویروس سارس-کووید-2 در سلول‌های آلوده را تا ۷۵ درصد کاهش می‌دهد. این روش نسبت به سایر متدها که سال‌ها صرف توسعه آن‌ها شده است، برتری دارد.

دانشمندان از آنزیم ایکس‌ان برای هدف قراردادن سه قسمت از ژنوم ویروس استفاده کردند تا جهش‌ها را دشوار سازند.

این روش را می‌توان به‌سرعت با سایر ویروس‌ها تطبیق داد؛ زیرا سیستم اصلی یکسان باقی می‌ماند. تنها بخشی که به هدف متصل می‌شود نیازمند برنامه‌ریزی مجدد خواهد بود. به گفته یکی از پژوهشگران این مطالعه، آنزیم‌های ایکس‌ان پتانسیل زیادی در پزشکی دقیق دارند: آن‌ها ممکن است در درمان بسیاری از بیماری‌ها مؤثر واقع شوند و حتی به‌طور بالقوه ژن‌های سرطانی جهش‌یافته را هدف قرار دهند.

محققان خاطرنشان می‌کنند که هنوز راهی برای واردکردن آنزیم ایکس‌ان به سلول‌های انسانی طراحی نکرده‌اند، اما فان در میل معتقد است که روش‌های مورد استفاده برای سایر درمان‌های وابسته به آر‌ان‌ای می‌توانند کارساز باشند. درحال‌حاضر این تیم پژوهشی روی پایداری و دقت آنزیم‌ها و آزمایش دنباله‌های هدف بیشتری کار می‌کند.