کافئین چگونه به درمان سرطان کمک می کند؟

جهان صنعت نیوز، تاکنون فکر کرده‌اید که چه می‌شود اگر یک فنجان قهوه بتواند به درمان سرطان کمک کند؟ پژوهشگران «دانشگاه تگزاس ای ‌اند ام»(Texas A&M) معتقدند که این امر امکان‌پذیر است.

به نقل از فیز، این گروه پژوهشی با ترکیب کافئین و فناوری ویرایش ژن کریسپر و با استفاده از راهبردی که به عنوان شیمی‌ژنتیک شناخته می‌شود، در حال کشف درمان‌های جدیدی برای بیماری‌های بلندمدت مانند سرطان و دیابت هستند.

«یوبین ژو»(Yubin Zhou)، استاد و مدیر مرکز تحقیقات کاربردی سرطان در مؤسسه علوم زیستی و فناوری دانشگاه تگزاس ای ‌اند ام، متخصص استفاده از ابزارها و فناوری‌های پیشگامانه برای مطالعه پزشکی در سطوح سلولی، اپی‌ژنتیک و ژنتیک است. او در طول دوران حرفه‌ای خود و انتشار بیش از ۱۸۰ مقاله، با استفاده از ابزارهای بسیار پیشرفته‌ای مانند فناوری ویرایش ژن کریسپر و سیستم‌های کنترل شیمی‌ژنتیک، به دنبال پاسخ پرسش‌های پزشکی بوده است.

شیمی‌ژنتیک به توانایی کنترل رفتار سلول با استفاده از مولکول‌های کوچک بیرونی -اغلب داروها یا ترکیبات غذایی- اشاره دارد که کلیدهای مهندسی‌شده ژنتیکی‌ را در سلول‌ها فعال می‌کنند. برخلاف داروهای سنتی که به طور گسترده بر بسیاری از بافت‌ها تأثیر می‌گذارند، روش‌های شیمی‌ژنتیکی طوری طراحی شده‌اند که فقط روی سلول‌های برنامه‌ریزی‌شده‌ از نظر ژنتیکی برای پاسخ دادن عمل کنند.

ویرایش ژن با یک ضربه

جدیدترین پژوهش ژو با معرفی یک روش جدید شیمی‌ژنتیکی که از کریسپر و کافئین استفاده می‌کند، بر دانش موجود پیرامون کلیدهای ژنتیکی درون سلول‌ها مبتنی است. ژن‌های کدگذار «نانوبادی»(Nanobody)، پروتئین سازگار با آن و فناوری کریسپر با استفاده از روش‌های تثبیت‌شده انتقال ژن منتقل می‌شوند و به سلول‌ها امکان می‌دهند تا این اجزا را خودشان تولید کنند.

وقتی این چارچوب مولکولی برقرار شود، می‌توان فرآیند را از بیرون کنترل کرد. وقتی شخص بعداً دوز ۲۰ میلی‌گرم کافئین -مثلاً قهوه، شکلات یا نوشابه- مصرف کند، باعث می‌شود یک نانوبادی و پروتئین سازگار با آن به یکدیگر متصل شوند و در نتیجه، تغییرات ژنی ناشی از کریسپر در سلول‌ها فعال شود.

همچنین، این روش به دانشمندان امکان می‌دهد سلول‌های T را فعال کنند که با سایر روش‌های ویرایش ژن امکان‌پذیر نیست. سلول‌های T به عنوان بانک حافظه بدن برای عفونت‌های گذشته عمل می‌کنند و به ذخیره‌سازی  طرح‌هایی می‌پردازند که در مبارزه با تهدیدات آینده نقش دارند. توانایی فعال‌سازی دستی این سلول‌ها می‌تواند راه جدیدی را برای هدایت سیستم ایمنی در برابر بیماری‌های خاص در اختیار پژوهشگران قرار دهد.

توقف تغییرات ژنی

علاوه بر این، پژوهشگران دریافتند که داروهای خاصی با جدا کردن پروتئین‌ها می‌توانند روند را معکوس کنند، تغییرات بیشتر ژن را متوقف کنند و کنترل بیشتری را بر نحوه استفاده از سیستم ارائه دهند. این یک ویژگی مهم برای درمان‌های شیمیایی و برگشت‌پذیر است. به عنوان مثال، پزشکان می‌توانند به طور موقت فعالیت اصلاح ژن را متوقف کنند تا بیماران از استرس یا عوارض جانبی مرتبط با درمان رهایی یابند. سپس وقتی شرایط بهبود یافت، پزشکان می‌توانند سیستم را دوباره فعال کنند تا کنترل ژن به مرور زمان تنظیم شود، نه این که به طور دائم روشن بماند.

ژو گفت: شما می‌توانید این مولکول‌های شبه‌آنتی‌بادی را طوری مهندسی کنید که با سیستم‌های القاشونده با راپامایسین کار کنند تا بدین ترتیب، با افزودن داروی متفاوتی مانند راپامایسین بتوانید به اثر معکوس دست یابید. به عنوان مثال، اگر در ابتدا پروتئین‌های A و B از یکدیگر جدا باشند، افزودن کافئین آنها را به هم نزدیک می‌کند. اگر پروتئین‌های A و B از ابتدا با هم باشند، افزودن دارویی مانند راپامایسین می‌تواند به تفکیک آنها منجر شود.

راپامایسین یک داروی سرکوب‌کننده سیستم ایمنی است که به طور گسترده در دسترس قرار دارد و به طور سنتی به عنوان یک رژیم ضد رد پیوند برای بیماران پیوند عضو استفاده می‌شود. این دارو با متوقف کردن گلبول‌های سفید خون از حمله به موجودات بیرونی در بدن عمل می‌کند. قیمت مناسب و در دسترس بودن این دارو، آن را به یک گزینه اصلی برای کاربردهایی از این دست تبدیل کرده است.

احتمالات آینده

وقتی یک پروتئین نانوبادی مهندسی‌شده را بتوان با کافئین فعال کرد، به آن «کافبادی»(Caffebody) می‌گویند. ژو گفت: دانشمندان با مهار قدرت کافبادی‌ها ممکن است روزی بتوانند طیف گسترده‌ای از بیماری‌ها را درمان کنند. در بلندمدت ممکن است بتوان سلول‌هایی را مهندسی کرد که به افراد مبتلا به دیابت امکان دهند تا تولید انسولین را صرفاً با نوشیدن یک فنجان قهوه بالا ببرند.

فراتر از انسولین، این فناوری می‌تواند برای کنترل سایر مولکول‌های مهم مانند مولکول‌هایی که سلول‌های T را تغذیه می‌کنند نیز استفاده شود. به عنوان مثال، در درمان سرطان می‌توان کافبادی‌ها را در سلول‌های T تعبیه کرد تا توانایی کنترل شیمیایی بر زمان، مکان و شدت حمله سیستم ایمنی به تومورها را به پزشکان بدهد.

ژو و گروهش در آزمایش‌های حیوانی دریافتند که کافئین و متابولیت‌های آن مانند تئوبرومین که به وفور در شکلات یا کاکائو موجود است، می‌توانند این واکنش را تحریک کنند و امکان ویرایش با کریسپر را فراهم آورند. ژو گفت: این نوع درمان در دسترس‌تر است، کنترل آن آسان‌تر است و عوارض جانبی کمتری را نسبت به سایر درمان‌ها دارد.

ژو و گروهش امیدوارند که این روش را به آزمایش‌های پیش‌بالینی بیشتری گسترش دهند و راه‌های بیشتری را برای استفاده از کافبادی‌ها و فناوری کریسپر برای درمان طیف گسترده‌ای از بیماری‌ها کشف کنند و مولکول‌های روزمره را یک گام به تبدیل شدن به ابزارهایی برای پزشکی دقیق نزدیک‌تر کنند.

این پژوهش در مجله «Chemical Science» به چاپ رسید.

ایسنا

دانش و فناوری