کشف کاربرد تازه DNA در تولید دارو

گروهی از پژوهشگران دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) موفق به کشف روشی کاملا جدید و غیرمنتظره برای استفاده از DNA شدند؛ روشی که می‌تواند مسیر تولید ترکیبات دارویی را کارآمدتر، هدفمندتر و سازگارتر با محیط‌زیست کند. آنان دریافتند که گروه‌های فسفات موجود در ساختار DNA می‌توانند همانند دست‌های مولکولی عمل کنند و مسیر واکنش‌های شیمیایی را به‌گونه‌ای هدایت کنند که محصول نهایی به شکل آینه‌ای مطلوب خود یعنی تنها یک نسخه از دو نسخه‌ی مولکولی ممکن به‌دست آید.

به گزارش sciencedaily، در شیمی دارویی بسیاری از دارو‌ها دارای ساختاری موسوم به کایرال (Chiral) هستند؛ به این معنا که مولکول‌هایشان در دو شکل آینه‌ای وجود دارند، همانند تفاوت میان دست راست و چپ. این دو نسخه می‌توانند تأثیرات کاملا متفاوتی در بدن داشته باشند؛ به‌طوری‌که یک نسخه اثر درمانی دارد، اما نسخه دیگر ممکن است بی‌اثر یا حتی زیان‌بار باشد. ازاین‌رو تولید فقط نسخه صحیح و موثر مولکول‌ها همواره یکی از چالش‌های بزرگ صنایع داروسازی بوده است. روش تازه مبتنی بر DNA که توسط تیم NUS ارائه شده، راهی ساده‌تر، کم‌هزینه‌تر و سازگار با محیط‌زیست برای دستیابی به این هدف فراهم می‌کند.

پژوهشگران با هدایت روئی ژو، استادیار بخش شیمی دانشگاه ملی سنگاپور این فرضیه را بررسی کردند که آیا می‌توان از ویژگی طبیعی جذب الکترواستاتیکی بین DNA و پروتئین‌ها برای کنترل مسیر واکنش‌های شیمیایی استفاده کرد یا خیر. در طبیعت گروه‌های فسفات در DNA دارای بار منفی‌اند و بسیاری از واحد‌های سازنده پروتئین‌ها بار مثبت دارند، در نتیجه این دو به‌طور طبیعی یکدیگر را جذب می‌کنند. تیم تحقیقاتی تلاش کرد تا از این جاذبه طبیعی برای جهت‌دهی دقیق‌تر واکنش‌های شیمیایی استفاده کند.

نتایج نشان داد که برخی از گروه‌های فسفات در رشته DNA می‌توانند مولکول‌های واکنش‌دهنده با بار مثبت را به‌سوی خود جذب کرده و آنها را در جهت‌گیری درست نگه دارند. این پدیده که جفت‌یابی یونی (ion-pairing) نامیده می‌شود، همچون آهن‌ربایی است که مهره فلزی را در موقعیت درست خود نگاه می‌دارد تا واکنش تنها به تولید یک نسخه خاص از محصول منجر شود. این اثر هدایتگر در چند نوع واکنش شیمیایی مختلف مورد آزمایش قرار گرفت و نتایج موفقیت‌آمیزی به‌دست آمد.

برای شناسایی دقیق بخش‌های فعال DNA که در این فرآیند نقش دارند، محققان روشی نوآورانه به نام پویش فسفات (PS scanning) توسعه دادند. در این روش پژوهشگران به‌صورت مرحله‌به‌مرحله، هر گروه فسفات موجود در DNA را با نمونه‌های مشابه، اما اندکی متفاوت جایگزین کرده و واکنش را تکرار کردند. اگر در جایگزینی یک فسفات خاص، انتخاب‌پذیری واکنش کاهش می‌یافت، مشخص می‌شد که آن بخش نقش کلیدی در هدایت واکنش ایفا می‌کند.

برای اطمینان از درستی نتایج، شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نیز با همکاری شینگ‌لونگ ژانگ، استاد دانشگاه چینی هنگ‌کنگ انجام شد و یافته‌های تجربی مورد تایید قرار گرفت.

این پژوهش که نتایج آن در مجله معتبر Nature Catalysis منتشر شده است، دریچه‌ای تازه به سوی استفاده‌های خلاقانه از مولکول DNA می‌گشاید. به گفته ژو در طبیعت DNA هرگز از گروه‌های فسفات خود به‌عنوان کاتالیزور استفاده نمی‌کند، اما ما نشان دادیم که اگر به‌درستی طراحی شود، می‌تواند همانند آنزیم‌های مصنوعی عمل کند.

او افزود: این دستاورد نه‌تنها یک پیشرفت مفهومی در علم شیمی است، بلکه می‌تواند فرایند‌های تولید مواد شیمیایی را پایدارتر و دوستدار محیط‌زیست کند، به‌ویژه در تولید مولکول‌های پیچیده و ارزشمند دارویی.

به‌گفته‌ی تیم پژوهشی گام بعدی بررسی روش‌های بیشتر برای استفاده از گروه‌های فسفات DNA در طراحی و تولید ترکیبات کایرال مورد استفاده در توسعه دارو‌ها خواهد بود رویکردی که می‌تواند انقلابی در شیمی سبز و تولید دارو‌های آینده ایجاد کند.

انتهای پیام/