ابتكر البحث طريقة للتصوير عبر الأنسجة المختلفة وبدقة أعلى من أي وقت مضى، حيث ترتبط الأدوية بأهدافها في الجسم، ويمكن أن تصبح الطريقة الجديدة أداة روتينية في تطوير الأدوية.
وتم وصف الطريقة الجديدة، المسماة CATCH، في ورقة بحثية في Cell في (27 أبريل 2022)، بربط علامات الفلورسنت بجزيئات الدواء وتستخدم تقنيات كيميائية لتحسين إشارة الفلورسنت.
كما أظهر الباحثون الطريقة بالعديد من الأدوية التجريبية المختلفة، وكشفوا عن مكان إصابة جزيئات الدواء بأهدافها، حتى داخل الخلايا الفردية.
يقول كبير مؤلفي الدراسة “لي يي”، وهو بروفيسور في علم الأعصاب : “يجب أن تتيح لنا هذه الطريقة في النهاية، ولأول مرة، أن نرى بسهولة نسبيًا لماذا يكون أحد الأدوية أكثر فاعلية من عقار آخر، أو لماذا يكون لأحد الأدوية تأثير جانبي معين بينما الآخر لا يكون كذلك”. “البيئة الفريدة في أبحاث سكريبس، حيث يعمل علماء الأحياء بشكل روتيني مع الكيميائيين، هي التي جعلت تطوير هذه التقنية ممكنًا”.
إن فهم مكان ربط جزيئات الدواء بأهدافها لممارسة آثارها العلاجية، والآثار الجانبية، هو جزء أساسي من تطوير الدواء، ومع ذلك، فقد اشتملت دراسات التفاعل بين الأدوية المستهدفة تقليدياً على طرق غير دقيقة نسبياً، مثل التحليلات المجمعة لتركيز جزيء الدواء في أعضاء كاملة.
و تتضمن طريقة CATCH إدخال مقابض كيميائية دقيقة في جزيئات الدواء، حيث لا تتفاعل هذه المقابض الكيميائية المميزة مع أي شيء آخر في الجسم، ولكنها تسمح بإضافة علامات الفلورسنت بعد أن ترتبط جزيئات الدواء بأهدافها جزئيا؛ لأن الأنسجة البشرية أو الحيوانية تميل إلى نشر وحجب الضوء من علامات الفلورسنت هذه، وقام يي وفريقه بدمج عملية و وضع العلامات بتقنية تجعل الأنسجة شفافة نسبياً.
و في هذه الدراسة الأولية، قام الباحثون بتحسين وتقييم طريقتهم الخاصة بـ “الأدوية التساهمية” والتي ترتبط بشكل لا رجعة فيه بأهدافهم بروابط كيميائية مستقرة تعرف باسم “الروابط التساهمية”، وإن عدم رجوع الارتباط يجعل من المهم بشكل خاص التحقق من أن هذه الأدوية تصل إلى أهدافها المقصودة.
قام العلماء أولاً بتقييم عدة مثبطات تساهمية لإنزيم في الدماغ يسمى “حمض اميد هيدرولاز الدهني” (FAAH)، ومثبطات FAAH لها تأثير في تعزيز مستويات جزيئات القلب، بما في ذلك، “جزيء النعيم” أنانداميد، ويتم التحقيق فيها كعلاجات للألم واضطرابات المزاج.
وكان العلماء قادرين على تصوير على مستوى الخلية الواحدة، حيث تضرب هذه المثبطات أهدافها ضمن كميات كبيرة من أنسجة دماغ الفار ، ويمكنهم بسهولة التمييز بين أنماطهم المختلفة من الارتباط مع الهدف.
في إحدى التجارب، أظهروا أن مثبط FAAH التجريبي المسمى 2474-10-BIA، والذي تسبب في وفاة شخص واحد وإصابات عديدة في تجربة إكلينيكية في فرنسا في عام 2016، يستخدم أهدافاً غير معروفة في الدماغ المتوسط للفئران حتى عندما تفتقر الفئران إلى إنزيم FAAH.
و في اختبارات أخرى أظهرت الدقة والتنوع غير المسبوق للطريقة الجديدة، أظهر العلماء أنه يمكنهم الجمع بين التصوير المستهدف للدواء وطرق وضع العلامات الفلورية المنفصلة للكشف عن أنواع الخلايا التي يرتبط بها الدواء، كما يمكنهم أيضاً التمييز بين المواقع المستهدفة للعقاقير في أجزاء مختلفة من الخلايا العصبية.
أخيراً، تمكنوا من رؤية كيف تؤثر الجرعات المختلفة بشكل متواضع من الدواء بشكل لافت للنظر على درجة تفاعل الهدف في مناطق الدماغ المختلفة.
يؤكد “يي” أن دراسة إثبات المبدأ هي مجرد بداية، ويخطط هو وفريقه لتطوير CATCH بشكل أكبر لاستخدامها في عينات الأنسجة السميكة، وربما في النهاية الفئران بأكملها، بالإضافة إلى ذلك، يخططون لتوسيع النهج الأساسي ليشمل المزيد من الأدوية غير المرتبطة تساهمياً والتحقيقات الكيميائية.
بشكل عام، يقول “يي”، أنه يتصور الطريقة الجديدة كاداة أساسية ليس فقط لاكتشاف الأدوية ولكن حتى لبيولوجيا أساسية.