یکی از چالش‌های داروشناسی مدرن اختصاصی بودن داروها علی رغم تاثیرات درمانی‌شان است که اغلب می‌توانند عوارض جانبی ایجاد کنند. اساس زیست شناختی این امر، به پروتئین‌ها و گیرنده‌هایی مرتبط است که دارو آن‌ها را هدف قرار داده و به آن ها متصل می‌شود. بسیاری از گیرنده‌های هدف، با بیش از یک مسیر بیوشیمیایی اتصال دارند و به طور متداول تر، دارو برای اتصال انحصاری به یک گیرنده خاص به اندازه کافی ویژه نیست. اما دانشمندان، اخیرا راه حلی جدید را برای این مسئله یافته اند.
یک راه حل برای این امر، ساخت گیرنده‌های هدف مصنوعی است که تنها با لیگاندهایی فعال می‌شوند که درهیچ کجای سلول یافت نمی‌گردد. ایده این طرح بر این اساس است که وقتی جفت‌های گیرنده لیگاند مصنوعی در سلول نصب می‌شوند، تنها یک مسیر بیوشیمیایی و گاهی یک مسیر کاملا جدید را بدون تداخل با کارکردهای دیگر سلول، فعال می‌کنند.
این رشته به طور عمده روی گیرنده‌های سلول، به ویژه گیرنده هایی که روی غشا سلول قرار دارند، متمرکز است. گیرنده‌ها پتانسیل های فارماکولوژیک و بیومدیکال بالایی دارند، چرا که سیگنال‌های خارج سلولی را به عملکردهای درون سلولی خاصی ترجمه می‌کنند. اما چون این گیرنده‌ها اغلب به چندین پروتئین درون سلولی متصل می‌شوند که دارای تعاملاتی درک نشده بسیاری است، طراحی گیرنده‌های مصنوعی با عملکردهای پیام رسانی نوین مشکل است.
اکنون، دانشمندان در آزمایشگاه Patrick Barth در EPFL، موسسه پژوهش های سرطان Ludwig در Lausanne و کالج پزشکی Baylor در آمریکا، یک روش محاسباتی قوی را برای مدل‌سازی و مهندسی دقیق جفت های گیرنده لیگاند قائم مصنوعی کشف کرده‌اند، که با قابلیت بالای انتخابی به یکدیگر متصل شده و به سیگنال‌های زیست‌شیمیایی در سلول تبدیل می‌شوند.
این روش جنبه‌های متنوع زیست شناسی محاسباتی مصنوعی را با روش‌هایی که می‌توانند اتصال پروتئین انتقال دهنده گیرنده غشا، مانند مدل سازی هماهنگ پروتئین غشا و اتصال لیگاند پروتئین را حتی زمانی که هیچ اطلاعاتی درباره ساختار مولفه‌های متنوع تعاملات آن‌ها وجود ندارد، با هم یکپارچه می‌سازد.
دانشمندان روش خود را روی گیرنده دوپامین (D2)، که به شدت در عملکردهای متنوع سیستم اعصاب مرکزی، مانند احساس، رفتار و حرکت، نقش دارد، آزمایش کردند. به علاوه، گیرنده D2 با بیماری‌هایی مانند پارکینسون و آلزایمر نیز مرتبط است، یعنی گیرنده‌های دوپامین مصنوعی با ویژگی‌های علامت دهی تنظیم شده می‌توانند ابزارهای قدرتمندی برای مطالعه بهتر مسیرهای علامت‌دهی بیوشیمیایی و حتی ساخت درمان‌های ژنی بر علیه بیماری‌های اضمحلال عصبی در آینده باشند.
گیرنده ی مصنوعی و لیگاندش، با کارآمدی بالایی به هم متصل می‌شوند و مطالعه بر روی آن‌ها ثابت کرده است که می‌توانند بدون دخالت در دیگر فعالیت‌های طبیعی، عملکردهای تعیین شده را در سلول ها ایجاد کنند.
در نهایت، این گیرنده‌ها موتیف‌های متمایز را در توالی آمینواسیدی‌اش نشان داد، که سطح شناسایی گیرنده‌ها و لیگاندهایشان را گسترش می‌دهد.
محققان نتیجه گرفته‌اند: «این رویکرد طراحی می‌تواند برای بازبرنامه‌ریزی عملکردهای سلولی در فرآیند مهندسی سلول، استفاده شود. برای مثال، می‌توان طراحی زیست‌حسگرهایی را تصور کرد که سیگنال‌های بازدارنده ایمنی را از میکرومحیط تومور به عملکردهای سلولی فعال کننده و تکثیر کننده تغییر مسیر بدهند. بهره‌برداری از سلول‌های ایمنی مهندسی شده، مانند سلول های T با گیرنده آنتی‌ژن کایمریک، با چنین زیست‌حسگرهایی می‌تواند عملکردهای ضد تومور آ را بهبود بخشیده و منجر به کنترل سرطان گردد.»
ترجمه: محمد شجاعیه
منبع: PNAS
