لقد تعلم الفطر تعديل الجينات للعثور على أدوية جديدة للسرطان

ابتكر باحثون من جامعة بنسلفانيا أداة جديدة لتحرير الجينات الفطرية، مما جعل من الممكن “إيقاظ” الأجزاء غير النشطة سابقًا من الحمض النووي الخاص بها واكتشاف ثمانية جزيئات غير معروفة للعلم. وقد أظهرت ثلاثة منها بالفعل خصائص واعدة مضادة للسرطان في التجارب المعملية. ونشرت نتائج الدراسة في المجلة التكنولوجيا الحيوية الطبيعية.

لماذا الفطر مثير للاهتمام للعلماء؟

على الرغم من أن الفطر هو الذي أعطى البشرية البنسلين والستاتينات – وهي أدوية لخفض مستويات الكوليسترول – إلا أن علم الوراثة الخاص به لا يزال يخضع للدراسة أقل بكثير من جينومات الحيوانات أو النباتات.

وقال قائد الدراسة والمهندس الكيميائي شيويه “شيري” جاو: “هذا الإهمال ملحوظ للغاية بالنظر إلى مدى تأثير الفطريات على الطب الحديث”. “من الاكتشاف العرضي للبنسلين إلى الستاتينات المخفضة للكوليسترول، نحن ندين بالعديد من الاختراقات الأخيرة في طول العمر إلى الكيمياء الفطرية. ولكن على الرغم من هذا، فإن الغالبية العظمى من ممثلي مملكة الفطريات تظل بمثابة “صندوق أسود”.

المشكلة هي أنه في ظروف المختبر، تقوم العديد من الفطريات بإيقاف الجينات التي تساعدها في الطبيعة على إنتاج مواد كيميائية معقدة لحماية نفسها من البكتيريا والمنافسين. ومن بين هذه المركبات قد يتم إخفاء الأدوية المستقبلية.

طريقة جديدة “لإيقاظ” الجينات المخفية

للوصول إلى هذه المناطق الصامتة من الجينوم، طور العلماء نظامًا لتحرير الحمض النووي fPE7max.

على عكس تقنية كريسبر-كاس9 الكلاسيكية، التي تقطع شريطي الحمض النووي وتتسبب في بعض الأحيان في حدوث طفرات غير مرغوب فيها، تستخدم التقنية الجديدة ما يسمى بالتحرير الأولي. فهو يسمح لك بإعادة كتابة الشفرة الوراثية بدقة دون كسر جزيء الحمض النووي بالكامل، مما يجعل التغييرات أكثر دقة.

ومع ذلك، فقد ثبت أن تكييف هذا النهج مع الفطريات أمر صعب. وقد عزز الباحثون النظام ببروتين خاص يحمي دليل الحمض النووي الريبي (RNA) – وهو نوع من “التعليمات” لمحرر الجينوم – من التدمير داخل الخلية. بالإضافة إلى ذلك، فقد قاموا مؤقتًا بقمع آلية إصلاح الحمض النووي التي من خلالها يقوم الفطر عادة بإلغاء التغييرات التي قام بها.

ونتيجة لذلك، اقتربت كفاءة التحرير من 90%.

ثمانية جزيئات جديدة

باستخدام التكنولوجيا الجديدة، قام الفريق بتنشيط الجينات غير النشطة سابقًا في العديد من أنواع العفن، بما في ذلك أعضاء الأجناس الرشاشيات و البنسليوم.

وقال المؤلف الأول للدراسة تشونشياو صن: “لقد عزلنا 18 جزيئًا معقدًا مختلفًا، ثمانية منها لها هياكل كيميائية كانت جديدة تمامًا على العلم”. “من بين هذه الجزيئات المكتشفة، أظهرت ثلاثة منها خصائص واعدة مضادة للسرطان. ويمكن أن تكون هذه الجزيئات بمثابة مركبات رئيسية لعلاج الأمراض، مما يفتح طريقا جديدا هاما لتطوير الأدوية.”

ووفقا له، فقد أظهر أحد الجزيئات الجديدة بالفعل سمية انتقائية ضد سرطان الثدي البشري وخلايا الكبد وسرطان الدم.

ولاختبار الطريقة، قام الباحثون بتنشيط جين رئيسي laeAالذي يتحكم في عدد كبير من العمليات البيوكيميائية في الخلية في وقت واحد. هذا جعل من الممكن تشغيل مجموعات كاملة من الجينات غير النشطة سابقًا والحصول على المواد التي ظلت مخفية في السابق.

وقال جاو: “هذا دليل مقنع على المفهوم الذي يوضح أن الجيل القادم من العلاجات المنقذة للحياة قد يكون موجودًا بالفعل في الطبيعة”.

ويخطط العلماء الآن لتطبيق fPE7max على العديد من أنواع الفطريات. ويتوقعون التخلي عن البحث العشوائي عن المركبات الطبيعية المفيدة والانتقال إلى الدراسة المنهجية للفطريات كمصدر للأدوية الجديدة، بما في ذلك الأدوية المضادة للسرطان.