وايل كورنيل للطب - قطر تستقصي استخدام الجسيمات النانوية في تحليل البروتينات البشرية

نشر باحثون في وايل كورنيل للطب - قطر دراسة تُظهر استخدام أداة متقدمة قائمة على الجسيمات النانوية لتحليل البروتينات البشرية، بهدف اكتشاف وظائفها وأهدافها الدوائية المحتملة لأغراض علاج الأمراض الوراثية. وتُعدّ هذه الأداة البحثية، التي قدّمتها شركة التكنولوجيا الحيوية الأميركية "سير" Seer، ريادية في مجال علم البروتيوميات، أي دراسة البروتينات البشرية.

ويعتقد الباحثون أن فَهْم دور البروتينات في مجموعة من الأمراض البشرية يمكّن الأطباء والعلماء من استحداث جيل جديد من العلاجات المستهدفة للبروتينات، إلا أنّ تحليل سمات البروتينات ما يزال يمثّل إشكاليةً تقنية بسبب عددها الهائل وشدّة تعقيدها. وللتغلّب على هذه الإشكالية، يُجري باحثو وايل كورنيل للطب - قطر دراسات واختبارات مكثّفة لأكثر منصات تحليل البروتينات تقدماً لاكتشاف أي الأدوات المتاحة هي الأكثر فعالية. وفي الوقت نفسه، يُجري باحثو الكلية دراساتهم الخاصة على بروتيوم الإنسان، أي مجموع البروتينات البشرية، لتحديد البروتينات المرتبطة بالأمراض، وكذلك الجينات المرتبطة بالبروتينات المسبّبة لها.

وفي هذا السياق، نشرت الدورية العلمية العالمية المرموقة Nature Genetics أحدث دراسة لباحثين من وايل كورنيل للطب - قطر في هذا المجال بعنوان "دراسة الرابطة على نطاق الجينوم لتحليل البروتينات باستخدام مطياف الكتلة بالاستعانة بمنصة إثراء الجسيمات النانوية". والمؤلف الرئيس للدراسة المذكورة هو الدكتور كارستن زوري، أستاذ الفسيولوجيا والفيزياء الحيوية في وايل كورنيل للطب - قطر ومدير مختبر المعلومات الحيوية والاستقلابيات الافتراضية.

وفي هذا الصدد، قال الدكتور زوري: "من شأن الرؤية العميقة والمتكاملة والدقيقة لبروتيوم الإنسان أن تمهّد الطريق لاكتشاف علاجات جديدة للعديد من الأمراض البشرية. ولكن ثمة تحدّ أمامنا يتمثل في صعوبة تحليل البروتيوم، فكمية البيانات هائلة، وتتسم البروتينات بشدة تعقيدها وديناميتها، وغالباً ما تتشابه التركيبة البنيوية للبروتينات المختلفة، مما يُصعّب تحديدها وتمييزها وتقديرها وتحليلها. لذلك، نحن نعمل مع شركات ريادية في مجال التكنولوجيا الحيوية مثل شركة سير لإجراء اختبارات دقيقة لأحدث أدوات البروتيوميات وأكثرها تقدماً، لإيجاد طرق جديدة تمكّن من التوصل إلى رؤية واضحة وشاملة بمستويات غير مسبوقة لبروتيوم الإنسان".

وتعتمد دراسات البروتيوميات، مثل هذه الدراسة، على تحليل كمية هائلة من عينات الأنسجة البشرية، سواء تلك المستمدة عن طريق الدم أو اللّعاب أو غيرهما، والتي توفرها بنوك بيولوجية واسعة النطاق. ولا بدّ من تحليل ومقارنة عينات من أعداد كبيرة جداً من الأفراد لتحديد البروتينات والببتيدات (الأجزاء المكونة للبروتينات) والجينات المرتبطة بالأمراض تحديداً مؤكداً. وتوفر البنية التحتية البحثية المتقدمة في وايل كورنيل للطب - قطر الخبرات التقنية والقدرات الحاسوبية اللازمة للتعامل مع الكميات الهائلة من البيانات الناتجة عن هذه الدراسات.

وتستخدم حزمة الحلول Proteograph™ Product Suite من شركة "سير" جسيمات نانوية لإثراء بروتينات محدّدة، الأمر الذي يسهّل عزلها وتحديدها. وتعتمد هذه التكنولوجيا على طريقة راسخة تُسمى مطياف الكتلة، حيث تُؤيَّن الجزيئات باستخدام حزمة عالية الطاقة من الإلكترونات، ثم تفصَل وتحدّد كتلها الذرية المختلفة. وقد وجدت الدراسة أن مطياف الكتلة المدعّم بالجسيمات النانوية يمكن أن يتمّم مهمة تقنية بروتيومية أخرى تُعرف باسم البروتيوميات القائمة على الصلة، حيث تُستخدم الأجسام المضادة أو جزيئات ارتباطية أخرى للكشف عن بروتينات محدّدة. وأحد أبرز ركائز البروتيوميات ما يُسمى "مواضع السمات الكمية للبروتين"، وهي مناطق فيزيائية محدّدة من الجينوم مرتبطة باختلاف مستويات التعبيرات البروتينية. ويُعدّ ذلك مهماً للغاية لأن العديد من الأمراض، بما في ذلك العديد من الأمراض الوراثية المضنية، تُسببها طفرات جينية تتسبّب بدورها في اختلال التعبيرات عن بروتينات مُحددة.

وفي هذا الصدد، قال الدكتور فرانك شميت، أستاذ الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية ومدير مختبر البروتيوميات في وايل كورنيل للطب - قطر: "تُظهر هذه الدراسة أنّ من المفيد، في سياق عملنا على رسم خريطة البروتيوم وفهم آلية عمله واكتشاف الارتباطات بين جينات وبروتينات وأمراض محددة، استخدام عدد من منصات البروتيوميات بطريقة تكاملية. وتُسهم هذه الاكتشافات، إلى جانب إنشاء بنية تحتية متقدمة لعلم البروتيوميات في قطر، في أن تتبوأ وايل كورنيل للطب - قطر ودولة قطر مكانة متقدمة بين رواد بحوث علم البروتيوميات في العالم".

أُجريت هذه الدراسة بدعم من برنامج بحوث الطب الحيوي في وايل كورنيل للطب - قطر، البرنامج الذي تموله مؤسسة قطر. وحظي الدكتور كارستن زوري أيضاً بدعم من الصندوق القطري لرعاية البحث العلمي (المنحتان البحثيتان: NPRP11C-0115-180010  وARG01-0420-230007) ومجلس قطر للبحوث والتطوير والابتكار.