ويعمل الباحثون في معهد التخنيون على تطوير منصة تسمح باستهلاك اللقاحات والأدوية عن طريق البلع بدلاً من الحقن. الإلهام: حليب الثدي
تخيل لو تم استهلاك الأجسام المضادة والبروتينات مثل الأنسولين، وحتى لقاحات فيروس كورونا والإنفلونزا، عن طريق البلع بدلاً من الحقن. تبدو هذه الرؤية أقرب من أي وقت مضى الآن، وفقًا لمقال نشره باحثو معهد تكنيون في مجلة Journal of Controlled Drug Release، جورنال أوف كونترولد ريليس. المؤلفون الرئيسيون للمقالة هم الدكتور عساف سنجر وطالب الدكتوراه سي نفتالي من كلية وولفسون للهندسة الكيميائية في معهد التخنيون. الفكرة الأساسية كما ذكرنا هي السماح باستهلاك الأدوية واللقاحات عن طريق البلع بدلاً من الحقن، والإلهام هو حليب الأم. "إن حليب الأم له معنى. إنه سائل معجزة"، كما أوضح الدكتور سينجر، الذي حصل قبل عامين على منحة مرموقة للباحثين الشباب (منحة ERC Starting Grant) لتطوير جزيئات اصطناعية، أو "جسيمات الحليب"، تعتمد على حليب الأم. "يحتوي هذا السائل الذي يمتصه الطفل على مجموعة واسعة من المواد الأساسية، ولكي تؤثر على صحته، يجب أن تنتقل هذه المواد من جهازه الهضمي إلى مجرى الدم. وللقيام بذلك، يتعين عليهم عبور الحاجز المعوي.
الحاجز المعوي هو نوع من الصفائح الكبيرة التي تفصل الجزء الداخلي من الأمعاء عن الجهاز الدوري، ويتكون من طبقة من الخلايا الظهارية وطبقة من المخاط. وهذا حاجز انتقائي أساسي يمنع تسرب السموم المشتقة من الغذاء إلى مجرى الدم، ولكنه يسمح بمرور المواد الأساسية. "إذا تمكنت المواد الموجودة في حليب الثدي من المرور عبر هذا الحاجز، فهذا يعني أن الحليب يحتوي على "مفاتيح" تسمح لها باختراقه"، كما يوضح سي نفتالي. "ما هي هذه المفاتيح؟ هذا ما حاولنا فهمه في هذه الدراسة."
وتقدم مقالة باحثي معهد التخنيون الحل للغز الظاهرة التي اكتشفوها: مفتاح مرور الجسيمات النانوية عبر جدار الأمعاء موجود في بروتينات حليب الثدي، والتي تخلق تأثيرًا يسمى "التاج" (الكورونا)، واسمه الكامل هو بروتين حليب الثدي البشري كورونا. في الواقع، هو عبارة عن طبقة بروتينية تحيط بالجسيم، مما يسمح له بالمرور عبر طبقات الأمعاء. وأكد الباحثون هذا الاكتشاف في الخلايا المعوية للإنسان والخنزير.
يعتبر حليب الأم المصدر الأساسي، وأحياناً المصدر الوحيد، لتغذية الطفل حديث الولادة. وهو سائل معقد وديناميكي يلبي احتياجات الطفل ويزوده بالأنزيمات وعوامل النمو والهرمونات والأجسام المضادة والأحماض النووية والحويصلات خارج الخلية والكربوهيدرات والدهون (جزيئات الدهون) والفيتامينات والمعادن والخلايا. وتعتبر هذه الموارد ضرورية لنمو الدماغ والجهاز المناعي وعوامل أخرى، كما تساعد أيضًا في تحقيق التوازن بين الميكروبيوم، وهي البكتيريا المعوية في الجهاز الهضمي. على عكس الحليب الاصطناعي ("الحليب الصناعي")، فإن حليب الثدي ليس موحدًا؛ فهو متنوع للغاية، ويتأثر تكوينه بالعديد من العوامل المرتبطة بالأم. وفي السنوات الأخيرة، ازداد الوعي بالقيمة الطبية لحليب الأم، ويُذكر الآن كعلاج طبيعي لعدد من المشاكل، وأهمها أمراض الأمعاء.
يقول الدكتور سينجر: "يقدم بحثنا حلاً للسؤال حول كيفية انتقال الجزيئات والجسيمات النانوية من الجهاز الهضمي إلى مجرى الدم. وبناءً على هذا الحل، نعتزم الانتقال إلى مرحلة الهندسة التطبيقية - لإنتاج جزيئات تحاكي آلية العبور، وبالتالي ضمان قدرتها على اختراق الحاجز المعوي". نحن نتحدث بشكل أساسي عن جزيئات نانوية الحجم (صغيرة جدًا جدًا) يمكنها حمل حمولات علاجية مختلفة في جميع أنحاء الجسم. تحمي هذه الجزيئات البضائع الطبية التي تحملها من الظروف البيئية القاسية التي يتعرض لها الجهاز الهضمي، وتعتبر ذات قدرة كبيرة على نقل الأدوية والمواد الأخرى داخل الجسم. إذا قمنا بالجمع الاصطناعي بين هذين المكونين الطبيعيين، الجسيمات النانوية وبروتينات حليب الثدي، فإننا نقدر أن نتمكن من تطوير "بلديات" صغيرة ستقوم بتوصيل الأدوية واللقاحات والمكونات الأساسية الأخرى إلى مجرى الدم. "هذا هو جوهر المفهوم الذي سيسمح لنا بتحويل الحقن المختلفة إلى أدوية ولقاحات يتم تناولها عن طريق البلع."
وسوف يساعد هذا الاكتشاف على الوقاية والعلاج من الالتهابات والسكري والعدوى والسرطان وسوء التغذية، وقد يؤدي في المستقبل إلى تحسين صحة العديد من المرضى من مختلف الأعمار، وخاصة أولئك الذين يعانون من أمراض مزمنة وحادة.
نقاط إضافية:
- وقد وقع على الدراسة اثنان من أعضاء هيئة التدريس – الدكتور سنجر من كلية الهندسة الكيميائية والأستاذة مايا دافيدوفيتش بينشاس من كلية التكنولوجيا الحيوية وهندسة الأغذية – وأربعة طلاب من كلتا المجموعتين. ويوضح هذا المزيج، في رأي الدكتور سنجر، أهمية التعاون بين الباحثين من مختلف المجالات والحاجة إلى إزالة الحواجز بين التخصصات المختلفة. ويضيف بفخر تفصيلاً غير عادي: أحد الطلاب الذين وقعوا على المقال، توباز بيري، هي طالبة جامعية في كلية الهندسة الكيميائية وانضمت إلى فريق البحث في سنتها الثانية بالكلية.
- قارنت الدراسة بين حليب الأم وحليب البقر والحليب الصناعي، وأظهر حليب الأم أعلى نفاذية عبر الحاجز المعوي.
- لإجراء الدراسة، كانت هناك حاجة إلى كميات كبيرة من حليب الأم، وبما أن معظم التبرعات بالحليب في إسرائيل بعد أحداث 7 أكتوبر كانت موجهة إلى الأيتام، فقد بدأت المجموعة بجمع تبرعات الحليب من الأمهات في الكلية وفي معهد التخنيون.
- الدكتور سينجر هو ضابط مدرعات خدم أكثر من 100 يوم في الاحتياطي أثناء الحرب، وخلال هذه الفترة حصل على شهادة التميز العسكري لأدائه. خدم سي نفتالي في القوات الجوية وحصل على "ميدالية الخدمة المتميزة للرئيس".
الدكتور عساف سينجر هو عضو هيئة التدريس في كلية وولفسون للهندسة الكيميائية، وعضو في أكاديمية يونغ وورلد، وزميل الجمعية الملكية للكيمياء. "لقد أتيت إلى معهد التكنيون لدراسة العلوم التطبيقية"، كما يقول. "إذا لم تصل الفكرة في النهاية إلى العيادة، فهذا أقل إثارة للاهتمام بالنسبة لي. عندما أستقبل طلابًا جددًا، أسألهم أي من الثلاثة يثير اهتمامهم: الفوز بجائزة نوبل، أو أن يصبحوا من أصحاب الملايين، أو إنقاذ الأرواح. والإجابة الثالثة هي شرط أساسي للقبول في مجموعتنا البحثية".
أكملت سي نفتالي درجة البكالوريوس والماجستير في هندسة التكنولوجيا الحيوية في جامعة بن غوريون، وعملت لمدة أربع سنوات في شركة Ukko الناشئة، والتي تتعامل مع هندسة البروتين، وفي أبريل 2022 أكملت الدكتوراه مع الدكتور سينجر في معهد التخنيون. في عام 2023، شاركت في تنظيم أول مؤتمر طلابي دولي للهندسة الكيميائية في معهد التخنيون، وما زالت تتطوع حاليًا في مشاريع مختلفة.
تم دعم البحث من قبل مؤسسة العلوم الوطنية، ومؤسسة أبحاث السرطان الإسرائيلية، ومعهد راسل بيري للتكنولوجيا النانوية ومعهد التخنيون، ومنحة ألون، ومنحة نوام سيدين في التكنولوجيا النانوية والبصريات الإلكترونية، ومنحة "ميلكوسومز" من مفوضية الأبحاث الأوروبية (ERC).
إلى هذه المادة في مجلة الإطلاق المتحكم
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
תגובה אחת
فكرة جميلة ولكن لماذا هي جيدة؟
ما الخطأ في اللقطة؟
باستثناء الخوف الغبي من الحقن
ماذا استخدم الحكماء في تطويرها؟