باحثون في سويسرا .. يكتشفون طريقة لإنتاج هرمون الإنسولين

 نجح باحثون في سويسرا، باستخدام بروتين حساس للضوء من شبكية العين، في تطوير طريقة للتحكم في تشغيل عمل جينات محددة مستهدفة.. باستخدام الضوء.

 

وقال العلماء بأنه من الممكن أن يتم تطبيق هذه التكنولوجيا قريبا لتعزيز إنتاج العقاقير البيولوجية، كتلك المستخدمة في علاج السرطان وذلك عن طريق التحكم الدقيق في إنتاج البروتينات من الجينات.

 

وعلى المدى الطويل، قد يتمكن العلماء من زراعة خلايا مهندسة لكي تعمل كمحول حساس للضوء لدى المرضى لإنتاج الهرمون المفقود، مثل الإنسولين، لدى الطلب.

 

وقام مارتين فوسينغر والمشاركون معه في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا بتصميم خلايا مهندسة خصيصا لحمل الجينات المنتجة للبروتين الحساس للضوء الموجود في شبكية العين البشرية، وهو البروتين المسمى «ميلانوبسين» الذي يعمل على زيادة الكالسيوم داخل الخلية عند تعرضها للضوء.

 

وتعمل زيادة الكالسيوم على تنشيط مكون آخر هو البروتين المرتبط بالجينات الأخرى المستفيدة منه. في الوقت ذاته يؤدي تسليط الضوء على الخلايا التي أطلقت الكالسيوم، الذي يعمل على تنشيط البروتين، إلى بدء عمل الجين المستهدف. وحسب التجارب على الخلايا المهندسة، فإن مدة التعرض للضوء وتركيزه يتحكمان بكمية وتوقيت إنتاج الجين.

 

شرح الباحثون التكنولوجيا المستخدمة عبر زراعة الخلايا التي يتم التحكم بها عن طريق الضوء في فئران مصابة بمرض السكري واستخدام الضوء للتحكم في مستوى الإنسولين لدى الحيوان. وعندما يتم تثبيت الخلايا تحت الجلد مباشرة، فإن التعرض للضوء الأزرق يعزز من إنتاج الإنسولين.

 

وفي تجربة أخرى، قام الباحثون بتغليف الخلايا بمادة مسامية وزرعها من منطقة أعمق في جسم الحيوان مع كابل من الألياف البصرية لتوصيل الضوء عند الحاجة. وكان كلاهما فعال في التحكم في معدل سكر الدم لدى الحيوان. وتم نشر البحث في دورية «ساينس» العلمية.

 

ويعد هذا البحث السويسري أحدث الإنجازات للسيطرة على الوظائف البيولوجية المعقدة باستخدام الضوء. وقام معظم البحث بالتركيز على الخلايا الدماغية وكيفية تنشيطها وإخمادها عن طريق القنوات الحساسة للضوء، وهو مجال سريع التطور يسمى «أوبتوجينتكس» (علوم الجينات البصرية).

 

غير أن هناك مجموعة من الباحثين حاولت المزج بين تقنيات الـ«أوبتوجينتكس» مع البيولوجيا الصناعية، وهي فرع من البيولوجيا الجزيئية الذي يحاول تعديل الخلايا لتأدية وظائف مفيدة.

 

ويقول جيمس كولينز، أستاذ الهندسة البيولوجية بجامعة بوسطن إن «هناك اهتماما متزايدا بتقنية استخدام الضوء كمحفز في مجالات البحث البيولوجية المختلفة، فعلى العكس من غالبية المحفزات الكيميائية، يمكن استخدامه بطريقة موضعية للغاية»، كما نقلت عنه مجلة «تكنولوجي ريفيو».

 

ويذكر فوسينغر أنه بالإضافة إلى إنتاج الإنسولين، من المحتمل أن تقوم هذه التكنولوجيا بإنتاج أنواع أخرى من البروتين العلاجي مثل الهرمون البشري الخاص بالنمو.

 

ويضيف: «تم إنتاج هذا البروتين مؤخرا باستخدام الخلايا المعدلة التي نمت في مفاعل حيوي ثم تم زرعها عن طريق الحقن أو أي طريقة أخرى. ولكن الآن نستطيع إنتاجها لدى المريض ونحصل على الجرعة المناسبة عن طريق استخدام الضوء وليس الحقن».

 

كما يشير فوسينغر إلى أن من بين التطبيقات الحديثة للبحث، تصنيع المستحضرات الصيدلانية البيولوجية وإنتاج البروتين العلاجي في المفاعلات الحيوية، فالكثير من هذا البروتين يكون ساما للخلايا التي يزرع فيها، مما يعوق عملية الإنتاج.

 

ولكن إذا تمكنا من إنتاج البروتين بفاعلية باستخدام الضوء، فمن الممكن أن يقوم العلماء بتطوير الخلايا أولا ثم يقومون بتنشيط إنتاج البروتين بعد ذلك ويقومون بتنظيم الإنتاج حسب الحاجة لضمان صحة الخلايا.