التكنولوجيا الحيوية
آلية “التوقف الحيوي” لحيوان الدب المائي قد تحمل مفتاحًا لتعزيز طول عمر الإنسان
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
التوقف الحيوي والدببة المائية التي لا تموت
عند دراسة علم الأحياء والطب، كان الباحثون دائمًا مهتمين باكتشاف ما يبدو “مفقودًا” في الأنواع الأخرى مقارنةً بالبشر. وقد شمل ذلك حتى الآن، على سبيل المثال، مقاومة أسماك القرش للسرطان، قنديل البحر الخالد، تأثير تقليل السعرات الحرارية على إطالة عمر الفئران والقرود، وقدرات التجدد لدى الزواحف.
حيوان آخر أثار فضول الباحثين لعقود هو “دب الماء”، أو ما يُعرف بـ “خنزير الطحالب”، أو الـ tardigrade. هذه مجموعة تضم 1,100 نوع قريبة من المفصليات (الحشرات والقشريات). هي صغيرة جدًا، أقل من 1 مم / 0.04 بوصة في الحجم، وتعيش في بيئات غنية بالماء في الرمال، الطحالب، النباتات المزهرة، والمياه العذبة والمالحة.
المصدر: Britannica
ما يجعل الـ tardigrades مميزة هو مقاومتها الشديدة للظروف البيئية القاسية. يمكنها أن تدخل في حالة توقف حيوي، أو حالة “tun”، حيث يكون معدل الأيض لديها 0.01% فقط مما هو عليه في الظروف العادية.
هذه القدرة على الدخول في حالة التوقف الحيوي تمنح الـ tardigrades مقاومة شديدة للجفاف، مما يسمح لها بالانتظار لسنوات وربما عقود حتى يعود الماء.
كما أظهرت أنها تستطيع البقاء على قيد الحياة في فراغ لمدة 8 أيام و3 أيام في جو هيليوم خالٍ من الأكسجين. كما نجت عينات من درجات حرارة منخفضة تصل إلى −272 °C / −458 °F لعدة ساعات، وإلى −190 °C / −310 °F (هواء سائل) لمدة 21 شهرًا، وإلى درجات حرارة مرتفعة تصل إلى 148 °C / 300 °F.
لذلك، ليس من المفاجئ أنه إذا تم تطبيق جزء بسيط من هذه المقاومة الاستثنائية عبر التوقف الحيوي على البشر، فقد يغيّر ذلك جذريًا صحة الإنسان وربما طوله.
بروتينات التوقف الحيوي
اكتشف الباحثان سيلفيا سانشيز-مارتينيز وتوماس بوثبي في جامعة وايومنغ أن مرونة الـ tardigrades قد تكون مدفوعة ببروتينات محددة تسمى CAHS (Cytoplasmic Abundant Heat Soluble).
في ورقة نُشرت مؤخرًا بعنوان “تجميع غير ثابت لبروتين tardigrade يحفز التوقف الحيوي”، أظهروا أن هذه البروتينات المكتشفة حديثًا تجعل الأيض يبطئ، مما يساعد الـ tardigrades على البقاء في ظروف مناخية قاسية لا يمكن البقاء فيها بدون التوقف الحيوي.
هذا الاكتشاف يبني على أبحاث سابقة قام بها نفس العلماء، حيث أظهروا أن بروتينات الـ tardigrade يمكن استخدامها لتثبيت وحفظ منتج صيدلاني وهو عامل تجلط الدم البشري VIII في درجة حرارة الغرفة. وهذا عادةً جزيء هش يتدهور كلما لم يكن في نطاق درجة حرارة دقيقة.
فهم بروتينات التوقف الحيوي
بحثت الدراسة في عدة أمور حول هذه البروتينات. أولاً، حاولت فهم تسلسل البروتين المسؤول عن تأثيراته الوقائية. ثانيًا، حاولت فهم كيفية أداء وظيفتها.
اكتشفوا أن بروتينات CAHS يمكنها تشكيل بنية شبيهة بالهلام. عند تخفيفها مرة أخرى، يمكن لهذا الهلام أن يعود إلى الحالة السائلة. من المرجح أن هذه هي الآلية الرئيسية التي تنشط بروتينات CAHS في حالة الجفاف، وهو التهديد الرئيسي للـ tardigrades في الطبيعة.
كما وجدوا أن بروتينات CAHS لها تكوين ثلاثي الأبعاد يشبه “الدمبل”، وتتكون أساسًا من ثلاثة أجزاء.
المصدر: Protein Science
تُربط قدرات تشكيل الهلام أساسًا بأوراق بيتا (β‑sheet) وتفاعلات البنية الثلاثية الأبعاد لأوراق بيتا، مما يؤدي إلى تكوين هياكل أنبوبية معقدة.
المصدر: Protein Science
بشكل عام، الهلام الذي تشكله بروتينات CAHS في الـ tardigrades يبطئ أيض الخلية من الداخل. كما أظهروا أن هذا التباطؤ في الأيض، دون أي تأثير آخر، هو المسؤول عن زيادة معدل البقاء على قيد الحياة.
المصدر: Protein Science
تطبيق مرونة الـ tardigrades عبر التوقف الحيوي على البشر
بروتينات CAHS في الخلايا البشرية
قام الباحثون أيضًا بتعديل الخلايا البشرية المزروعة في المختبر لتنتج بروتين CAHS. أظهرت هذه الخلايا معدل بقاء أعلى عند مواجهتها لإجهاد أسموزي.
المصدر: Protein Science
لقد أثبتوا حتى أن التفاعلات بين أوراق بيتا وتكوين الهلام التي تعتبر مهمة لبقاء الـ tardigrades كانت أيضًا مسؤولة عن زيادة مقاومة الخلايا البشرية المعدلة.
أخيرًا، أظهروا أن التوقف الحيوي الذي يسببه بروتين الـ tardigrade في الخلايا البشرية يمكن عكسه أيضًا في البشر.
تطبيقات مكافحة الشيخوخة
عادةً ما يرتبط الشيخوخة بالأنشطة الأيضية والأكسدة، خاصةً عندما تتضافر مع إجهاد خلوي ناتج عن مواد كيميائية أو ملوثات أو ظروف بيئية سيئة.
يُعتبر هذا أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل تقليل استهلاك السعرات الحرارية يزيد من طول عمر العديد من الكائنات.
وبما أن بروتينات CAHS يمكنها تقليل الأيض في حالات الإجهاد، فقد تساعد أيضًا في تقليل أحد الأسباب الرئيسية للشيخوخة.
تطبيقات التكنولوجيا الحيوية
الطب
تطبيق محتمل آخر لبروتينات CAHS من الـ tardigrades هو حفظ الجزيئات الحيوية الصيدلانية والخلايا المخزنة. ما كان يُستخدم سابقًا لحفظ عامل تجلط الدم VIII قد يُطبق على علاجات طبية متنوعة مثل لقاحات mRNA، الخلايا الجذعية، الهرمونات، الأدوية، وغيرها.
من الممكن أيضًا أن تستفيد الصناعات الغذائية من هذه البروتينات لزيادة مدة صلاحية المنتجات دون الحاجة إلى تجميد أو تبريد.
الزراعة
نظرًا لأن بروتينات CAHS توفر حماية قوية ضد الجفاف، يمكن استخدامها أيضًا لتحسين مقاومة المحاصيل للجفاف. قد تنطبق المقاومة الإضافية للحرارة الشديدة على النباتات إلى حد ما. مع تزايد تأثير تغير المناخ على الزراعة، قد يصبح هذا قطاعًا جديدًا واعدًا لتطبيق بروتينات الـ tardigrade.
شركات مكافحة الشيخوخة وطول العمر
1. MeiraGTx Holdings
MGTX مخطط السعر
MeiraGTx (MGTX ) هي شركة علاج جيني تركز على الشيخوخة وتستخدم الفيروس المرتبط بالمساعدة (AAV) كناقل لتوصيل الجينات. يتيح التركيز على AAV للشركة تطوير علاجات قابلة للتخصيص بدرجة عالية لمختلف الأمراض وأنواع الخلايا.
“يمكن لاختلافات طفيفة في بروتينات الكابسايد تعديل كفاءة توصيل الجينات إلى خلايا مختلفة، مما يسمح باختيار كابسايدات AAV مختلفة لاستهداف أنواع خلايا معينة بأكثر فعالية.”
تأتي التقنية أيضًا مع “مفتاح ريبوسويتش” يمكن تشغيله وإيقافه لتفعيل الجين المضاف إلى جسم المريض عند الطلب، مما يمنح تحكمًا عاليًا جدًا في العلاج الجيني.
تنشط الشركة في ثلاثة مجالات علاجية: العيون، الأمراض العصبية التنكسية (بما في ذلك مرض باركنسون)، وأمراض الغدد اللعابية.
في ديسمبر 2023، دخلت MeiraGTx في اتفاقية شراء أصول بقيمة 415 مليون دولار مع Janssen لعلاج التهاب الشبكية الصباغي المرتبط بالصبغ X (XLRP). كما تمتلك الشركة تجربتين سريريتين عينيين أخرى جارية بالتعاون مع Janssen.
المصدر: MeiraGTX
يمكن أن يكون المستوى العالي من التحكم في تفعيل العلاج الجيني لتقنية MeiraGTx ذا صلة كبيرة بالعلاجات المستقبلية للشيخوخة.
قد يساعد ذلك في تقليل مخاطر الآثار الجانبية غير المرغوبة التي غالبًا ما تعيق آفاق العلاجات المضادة للشيخوخة. إذا تم تطبيق بروتين CAHS من الـ tardigrades على الخلايا البشرية، فقد يُعبّر عنه “عند الطلب” في أنسجة محددة أو استجابة لظروف معينة، مما يقلل المخاطر الطبية والتنظيمية.
2. Lineage Cell Therapeutics
LCTX مخطط السعر
تنتج Lineage أكثر من 200 نوع مختلف من الخلايا البشرية للزرع، بدءًا من الخلايا متعددة القدرات واستخدام طريقة توجيه التمايز المملوكة لها.
تمتلك Lineage منتجين محتملين متقدمين في المرحلة الثانية من التجارب السريرية، وثلاثة آخرين في مراحل مبكرة.
المصدر: Lineage
المنتج الرئيسي هو OpRegen، بالتعاون مع Genentech، والذي يعالج مشاكل العين بما فيها التنكس البقعي المرتبط بالعمر (AMD). حصلت Lineage على 50 مليون دولار مقدماً من Genentech وتستحق 620 مليون دولار من مدفوعات الإنجاز وحقوق ملكية مزدوجة الرقم.
البرنامج المتقدم الثاني هو OPC1 (زرعات خلايا الأوليغودندروسايت) لإصابات الحبل الشوكي. قد يساعد العلاج في حماية الحبل الشوكي وتقليل عدد المرضى الذين لا يظهرون تحسنًا. كانت النتائج الأولية مشجعة، حيث استعاد العديد من المرضى إحساسًا ربما لم يكونوا يحصلون عليه بدون العلاج.
المصدر: Lineage
“لم أستطع الشرب، لم أستطع إطعام نفسي، لم أستطع إرسال رسائل أو فعل أي شيء تقريبًا، كنت أعيش مجرد وجودًا. لم أكن أعيش حياتي، كنت مجرد وجود.” – Kris Boesen, مريض OPC1
إذا كانت الخلايا التي تحتوي على بروتينات CAHS أكثر مقاومة بالفعل (حتى دون الوصول إلى مستويات مقاومة الـ tardigrade)، فقد يكون ذلك مسارًا جديدًا لتطوير حلول مضادة للشيخوخة وإضافة إلى أكثر من 200 خط خلية بشرية موجودة بالفعل في كتالوج Lineage Cell Therapeutics (LCTX ).
3. Bayer Crop Sciences
تشكل Bayer Crop Sciences نصف المجموعة إلى جانب قطاع الأدوية، وتتركز على الابتكارات المتعلقة بالبذور والصفات وحماية المحاصيل.
المصدر: Bayer
الشركة هي جزئيًا شركة حماية محاصيل، مع مجموعة حلول تشمل مبيدات الأعشاب، مبيدات الفطريات، ومبيدات الحشرات. تحمي آلية حماية المحاصيل حوالي 30٪ من الإنتاج العالمي، أي ما يعادل 550 مليون طن من الغذاء يمكن أن يغذي أكثر من 2 مليار شخص.
كما أنها شركة مبتكرة جدًا، مع مشاريع في كل طريقة ممكنة لتحسين النباتات والمحاصيل.
ساعدت ابتكاراتها علماء التكنولوجيا الحيوية لديها على إجراء تحسينات مستهدفة داخل DNA النبات. تساعد حلولها في التحكم بالأعشاب الضارة من خلال تحمل مدمج لمبيدات الأعشاب وتساعد المزارعين على الحفاظ على الإمكانات الجينية لبذورهم مع زراعة أكثر كفاءة وتأثير بيئي أقل بشكل كبير.
تُظهر الخسائر المرتبطة بالجفاف في الزراعة خسارة إجمالية قدرها 166 مليار دولار بين عامي 1983 و2009. وتُحذر التوقعات من أن تغير المناخ قد يزيد من هذه المشكلة.
لذلك، إذا تبين أن بروتينات CAHS من الـ tardigrades يمكنها تقليل الإجهاد الأسموزي ليس فقط في الخلايا الحيوانية بل أيضًا في خلايا النباتات، فقد يكون ذلك مجالًا مثيرًا للشركات مثل Bayer لإنشاء محاصيل مقاومة للجفاف عبر الهندسة الوراثية، مضافًا إلى قائمة نباتاتهم المعدلة وراثيًا الحالية وجهود البحث والتطوير في تحرير الجينات.
