סינתזה בריאה

קבוצת המחקר של פרופ’ אשרף בריק מהפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון מדווחת על סדרה של פריצות דרך בסינתזה של חלבונים בעלי חשיבות רפואית עצומה. לדברי פרופ’ בריק, “2020, שהייתה שנה קשה במיוחד, הסתיימה עבורנו בבשורה מרגשת – אישור לפרסום חמישה מאמרים של קבוצת המחקר שלנו בתחום הכימיה הביולוגית, באותו השבוע. מדובר בפרסומים בעיתונים המדעיים המובילים בעולם, וכולם עוסקים בסינתזה כימית של חלבונים וביישומה בפיתוח מולקולות בעלות חשיבות תרופתית. אנחנו מעריכים שאסטרטגיות הסינתזה החדשות יעזרו רבות בייצור תרופות רבות לסרטן, למחלות מעיים, לסוכרת ולמחלות נוספות.”

שיטות הסינתזה שמפתח פרופ’ בריק מניבות חלבונים בעלי חשיבות במחקר ובתעשיית התרופות. בין השאר מדובר בחלבונים אנטימיקרוביאליים, העשויים לחסל ביעילות חיידקים שנמצאו עמידים לאנטיביוטיקות קונבנציונליות, והורמונים כגון אינסולין המשמש לאיזון רמות הסוכר בדם.

אחד מחמשת המאמרים פורסם בכתב העת המדעי Nature Communications והוא מציג שיטה כימית חדשנית ליצירה של פפטידים בעלי פוטנציאל רפואי משמעותי. פפטידים הם רצפים של חומצות אמינו, מעין חלבונים קצרים, וחלקם נמצאו יעילים מאוד בקטילת חיידקים, נגיפים ופטריות.

פפטידים ממשפחת הפלקטסינים (plectasins), המאופיינים ביעילות גבוהה בהקשר זה, מופקים כיום מהפטרייה Pseudoplectania nigrella, אולם בשל הפוטנציאל הרפואי שלהם נעשה מאמץ עולמי מתמשך לפיתוח שיטות להפקה מלאכותית שלהם (סינתזה). במאמר הנדון מדווחת קבוצת המחקר מהטכניון על הצלחה ראשונה בכך. הטכנולוגיה החדשה מבוססת על מולקולות קטנות, על קרינת UV ועל המתכת פלדיום.

פריצת הדרך הכימית במחקר האמור היא יצירה של פפטידים המכילים טבעות הנוצרות דרך קשרי גופרית-גופרית – אתגר סינתזה המעסיק קבוצות מחקר רבות מאז הניסיון הראשון בשנת 1966. השיטות המסורתיות לסינתזה של פפטידים אלה הצריכו זמן הפקה ממושך (כמה ימים) ותהליכים רבים וארוכים של בידוד חומרי הביניים וניקויים. התוצאה: אובדן חומר רב בדרך. בנוסף לכך, שיטות אלו לא היו ישימות בסינתזה של מולקולות חלבון חיוניות אחרות. השיטה שפיתחה קבוצת המחקר של פרופ’ בריק אורכת דקות בודדות, אינה מצריכה ניקוי של החומר בשלבי הביניים וחשוב מכל – היא אינה פוגעת בחומצות האמינו שבפפטיד.

חוקרי הקבוצה הכינו בשיטה האמורה כמה פפטידים מאתגרים המכילים שתיים או שלוש טבעות, ובהם מולקולת לינקלוטייד המשמשת בתרופות לבעיות מעיים (מעי רגיש). לדברי פרופ’ בריק, “השיטה החדשה צפויה לסייע רבות בפיתוח תרופות רבות ששיטות הסינתזה הקיימות לא אפשרו לייצרן. מדובר בסינתזה של ציקלוטידים הרלוונטיים לטיפול בסרטן ובסינתזה של אינסולין ונגזרותיו לטיפול בסוכרת. יתר על כן, השיטה תאפשר הפקה מהירה של תרופות חדשניות וספציפיות ברוח רפואת העתיד – הרפואה המותאמת אישית.”

במחקר האמור השתתפו הדוקטורנט שי לפס (המחבר הראשי במאמר), המסטרנטית פאטמה אטאמלה, ד”ר גיא קמינצקי (חוקר ראשי במעבדה) וד”ר האו סאן שהיה פוסט-דוקטורנט במעבדה וכיום הוא חבר סגל באוניברסיטת נאנג’ינג בסין. המחקר נתמך על ידי מענק המצוינות של האיחוד האירופי (Advanced ERC).

למאמר בכתב העת המדעי Nature Communications לחצו כאן

בתרשים: סגירה של שלוש טבעות שונות בחלבון באמצעות יצירה סלקטיבית ומהירה של קשרי גופרית-גופרית תוך שימוש חדשני באור אולטרה-סגול, פלדיום ומולקולת דיסולפירם (DSF)