باحثون يوضحون كيف تساعد مواد نانوية في استجابة الجسم المضاد – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي 

Researchers explain how nanomaterial aids antibody response
(Iowa State University –  تقديم: جامعة ولاية أيوا) 

ملخص المقالة:

يمكن للمواد النانوية البوليمرية – ميسيلات البوليمر المشترك الخماسي – أن تحمل مستضدات من العالم الحقيقي إلى الخلايا البائية في الجهاز المناعي وتحولها إلى مصانع لإفراز الأجسام المضادة، إضافة الى إمكانية أن تكون هذه طريقة بديلة لإنتاج الأجسام المضادة المخبرية للتطبيقات التشخيصية والعلاجية. وقد دلت البحوث في جامعة ولاية آيوا على قدرة الميسيلات موجبة الشحنة على الارتباط مع مستضدات متعددة والتفاعل المباشر مع المستقبلات الموجودة على الخلايا البائية. وأدى هذا الارتباط المتقاطع لمستقبلات الخلايا البائية إلى إنتاج أفضل للأجسام المضادة وتعزيز الاستجابة المناعية للقاح.

( المقالة )

كانت المهمة الأصلية للباحثين هي معرفة كيف توفر بعض المواد النانوية البوليمرية استجابة مناعية منخفضة الالتهاب، ومع ذلك كانت قادرة على تعزيز إنتاج الأجسام المضادة كجزء من جرعة واحدة من اللقاح.

وبمجرد أن علموا كيف تعمل هذه المواد النانوية التي يبلغ حجمها 20 إلى 30 جزء من المليار من المتر كمواد مساعدة للقاحات، قرروا اتخاذ الخطوة العلمية التالية.

فهل يمكن لهذه المواد المساعدة الصغيرة نفسها أن تحمل مستضدات من العالم الحقيقي إلى الخلايا البائية في الجهاز المناعي وتحولها إلى مصانع لإفراز الأجسام المضادة؟ بالإضافة إلى ذلك، هل يمكن أن تكون هذه طريقة بديلة لإنتاج الأجسام المضادة المخبرية للتطبيقات التشخيصية والعلاجية؟

وكانت الأجوبة نعم. وقد أنتجت تجارب زراعة الخلايا باستخدام هذه التقنية أجسامًا مضادة ضد المستضدات الرئيسية من فيروس كورونا المسبب لـ كوفيد-19 والبكتيريا التي تسبب الطاعون الرئوي.

وتُظهر الملاحظة الأولية والاكتشاف اللاحق كيف ينظر الباحثون التابعون لمعهد لقاح النانو في جامعة ولاية آيوا إلى أبحاثهم من عدة وجهات نظر.

“هذا مثال رائع على الشد والجذب الصحي بين اكتشاف بحثي أساسي حول آلية إنتاج الأجسام المضادة والفائدة الترجمية التي ربما اخترعنا منصة جديدة لإنتاج الأجسام المضادة”، قال بالاجي ناراسيمهان، مدير معهد لقاح النانو، وهو أستاذ متميز في الهندسة بجامعة ولاية أيوا ورئيس هيئة التدريس فلاستا كليما بالون. وأضاف: “معهد لقاح النانو يحرق جانبي تلك الشمعة”.

ونشرت مجلة “تطورات العلوم” (Science Advances) مؤخرًا نتائج الباحثين. وكان المؤلف الأول هو سوجاتا سيناباتي، طالبة دكتوراه سابقة في جامعة ولاية أيوا في الهندسة الكيميائية والبيولوجية. والمؤلفان المقابلان ناراسيمهان وسوريا مالاپراغادا وهي أستاذ متميز في الهندسة ونائب رئيس الجامعة المشارك للبحوث ورئيس كلية كارول فوهس جونسون للهندسة الكيميائية والحيوية .

وقد دعم عملَ الباحثين منحٌ مقدمةٌ من المعهد الوطني للحساسية والأمراض المعدية، وهو جزء من المعاهد الوطنية للصحة.

إنه مثل السلم

كان من الواضح للباحثين أن هذه المواد النانوية – “ميسيلات البوليمر المشترك الخماسي” وفقًا لورقة الباحثين – ساعدت الخلايا البائية على بدء إنتاج الأجسام المضادة (الميسيلات هي هياكل تتجمع ذاتيًا في الماء أو الزيوت حيث تصطف جزيئاتها بسبب خصائصها المحبة للماء أو التي تكره الماء).

وقالت سيناباتي: “من دراساتنا، أدركنا في وقت مبكر جدًا أن هذه الميسيلات ذاتية التجميع تختلف عن الأنواع الأخرى من المواد المساعدة الموجودة هناك”. وأضافت: “ما لم نكن نعرفه كان السبب وراء هذا النوع الفريد من الاستجابة المناعية التي تولدت عن طريق الميسيلات، وهذا بالنسبة لي كان الجزء الأكثر إثارة للاهتمام في هذا المشروع”.

وقالت البروفيسور مالابراجادا إن الباحثين كانوا قادرين على تكييف كيمياء المواد النانوية، وخلق “ميسيلات ذات وظائف إضافية”.

وإحدى هذه الوظائف هي قدرة الميسيلات موجبة الشحنة على الارتباط مع مستضدات متعددة والتفاعل المباشر مع المستقبلات الموجودة على الخلايا البائية، وفقًا للورقة العلمية. وأدى هذا الارتباط المتقاطع لمستقبلات الخلايا البائية إلى إنتاج أفضل للأجسام المضادة وتعزيز الاستجابة المناعية للقاح.

قال مايكل وانيموهل، المدير المساعد لمعهد لقاح النانو واستاذ علم الأحياء الدقيقة البيطري والطب الوقائي في جامعة ولاية آيوا: “تعمل هذه الميسيلات مثل سقالة لربط اثنين من المستقبلات”.

وتابع إن الارتباط المتقاطع قوي ومستقر، مثل سلم معلق في كلا الطرفين، وهو فعال في تحفيز انتاج الأجسام المضادة بواسطة الخلايا البائية.

ووفقًا للورقة العلمية، جاء هذا التنشيط الخلوي بدون الاستجابة الالتهابية التي تصاحب اللقاحات المساعدة الأخرى، مما قد ينتج عنه استجابة مناعية “صحيحة تمامًا” والتي يمكن أن تكون “حاسمة في التصميم العقلاني للقاحات لكبار السن” الذين غالبًا ما يعانون من التهاب مزمن.

صنع الأجسام المضادة في المختبر

الآن بعد أن فهم الباحثون آلية “وراء الكواليس” لتعزيز الأجسام المضادة للميسيلات، قالت سيناباتي إنهم يريدون معرفة ما يمكنهم العثور عليه أيضًا.

وأضافت: “كانت الخطوة الواضحة التالية بعد ذلك هي اختبار فرضيتنا باستخدام مستضدات من بعض مسببات الأمراض في العالم الحقيقي ومعرفة ما إذا كان من الممكن استخدام هذه الميسيلات لإنتاج أجسام مضادة ضدها”.

وقد استخدموا سقالات الميسيلات لتقديم مستضدات لفيروس سارس-كورونا-2 الفيروس المسبب لكوفيد-19، وللبرسينيا الطاعونية [٢] البكتيريا المسببة للطاعون الرئوي، إلى الخلايا البائية في المزرعة (المختبرية).

وبدأت هذه الخلايا في إنتاج “كميات مخبرية من الأجسام المضادة العلاجية” ضد المستضدين الإثنين، “مما زاد من قيمة هذه المواد النانوية لتطوير إجراءات مضادة بسرعة ضد الأمراض المعدية” ، وفقًا للورقة العلمية.

وقال البروفيسور وانيموهل إنه يمكن استخدام هذه الأجسام المضادة في مجموعات الاختبار التشخيصية أو لعلاجات مثل الأجسام المضادة وحيدة النسيلة (monoclonal antibodies) التي تم تطويرها لعلاج كوفيد-19.

وقالت البروفيسور ناراسيمهان: “هناك طرق مختلفة لإنتاج الأجسام المضادة. الطريقة التي وجدناها هي بديل يمكن أن يكون قويًا جدًا إذا تم تعميمه على أمراض أخرى. يمكن أن يكون نظامًا للتوصيل والتشغيل”.

ولأنها مادة فعالة للقاح ومنتج للأجسام المضادة، تقول الورقة إن منصة المواد النانوية التي طورها فريق الدراسة هي “أداة متعددة الاستخدامات للغاية في تطوير إجراءات مضادة متعددة ضد الأمراض المعدية الناشئة والعائدة للظهور”.

*تمت الترجمة بتصرف

المصدر:

https://phys.org/news/2021-09-nanomaterial-aids-antibody-response.html

لمزيد من المعلومات: سوجاتا سيناباتي وآخرون، Self-assembling synthetic nanoadjuvant scaffolds cross-link B cell receptors and represent new platform technology for therapeutic antibody production, Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abj1691

الهوامش:

[١] الميسيل أو الميسيلا (micelle or micella) عبارة عن مجموعة من الجزيئات الخافضة للتوتر السطحي المنتشرة في سائل، وتشكل معلقا غروانيًا. يشكل الميسيل النموذجي في الماء مجموعة مع مناطق “الرأس” المحبة للماء على اتصال بالمذيب المحيط، مما يعزل المناطق ذات الذيل الواحد الكاره للماء في مركز الميسيل. ويكيبيديا.

[٢] اليرسينيا الطاعونية هي بكتيريا كوكوباسيلوس سالبة الجرام ، غير متحركة ، على شكل قضيب ، بدون جراثيم مرتبطة بكل من مرض السل الكاذب واليرسينيا القولونية. وهو كائن حي اختياري لا هوائي يمكن أن يصيب البشر عن طريق برغوث الجرذ الشرقي. ويكيبيديا.