High-Throughput Screening Identifies Novel Antileishmanial Scaffolds and Reveals Cross-Species Activity of Structurally Diverse Compounds
تحدد هذه الدراسة وتُوصّف هيكلين كيميائيين جديدين، وهما 1,4-دياريـل-بيرازولو-بيريدينون و بيرازولو-[5,1-c][1,2,4]تريازين، كمرشحين واعدين كركائز رائدة لتطوير أدوية مضادة لداء الليشمانيات نظراً لنشاطهما القوي ضد أنواع متعددة من الليشمانيا، ومؤشرات الانتقائية المواتية، وإمكانية التحسين الهيكلي.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
الليشمانيا هي مرض تسببه طفيليات مجهرية تعيش داخل خلايا الثدييات، بما في ذلك البشر. تُنقل هذه الطفيليات بواسطة ذباب الرمل، وعندما يلدغ الذباب، يحقن الطفيليات في مجرى الدم. بمجرد دخولها جسم الإنسان، تختبئ الطفيليات داخل الخلايا المناعية التي تسمى "البلعميات" (Macrophages)، والتي من المفترض أن تحارب العدوى عادةً. وبدلاً من أن يتم القضاء عليها، تحول الطفيليات هذه الخلايا إلى بيوت آمنة حيث تتكاثر. يسبب هذا المرض نطاقاً واسعاً من المعاناة، بدءاً من القروح الجلدية المؤلمة التي يمكن أن تترك ندبات دائمة، وصولاً إلى شكل حاد يهاجم الأعضاء الداخلية وقد يكون مميتاً إذا لم يُعالج. حالياً، يمتلك الأطباء عدداً قليداً جداً من الأدوية لعلاجه، وغالباً ما تسبب الأدوية المتاحة آثاراً جانبية شديدة، أو تستغرق وقتاً طويلاً لتعمل، أو تصبح أقل فعالية مع تعلم الطفيليات كيفية مقاومتها. ولأن الطفيليات تختبئ بشكل جيد جداً داخل الخلايا البشرية، فإن العثور على علاجات جديدة يشبه البحث عن إبرة في كومة قش؛ إذ يجب أن يكون الدواء قوياً بما يكفي لقتل الطفيلي دون إلحاق الضرر بالخلية البشرية التي يختبئ فيها.
ولإيجاد حلول جديدة، لجأ فريق من الباحثين في جامعة نوتردام وجامعة كين إلى طريقة تسمى "الفحص عالي الإنتاجية". تخيل مكتبة تحتوي على آلاف المركبات الكيميائية المختلفة، كل منها له شكل وبنية فريدة. اختبر الباحثون مجموعة ضخمة من هذه المواد الكيميائية لمعرفة أي منها يمكنه وقف نمو الطفيليات. لم يبحثوا فقط عن أي مادة كيميائية تقتل الطفيلي، بل بحثوا تحديداً عن تلك التي يمكنها قتل الطفيلي مع ترك الخلايا البشرية دون ضرر. هذه العملية حاسمة لأن الدواء الذي يقتل الطفيلي ولكنه يقتل المريض أيضاً ليس علاجاً. ركز الفريق على مجموعتين محددتين من المواد الكيميائية التي بدت واعدة في اختبارات سابقة، إلى جانب بعض المركبات الفريدة والفريدة من نوعها التي برزت من بين البقية.
اختبر الباحثون هذه المواد الكيميائية ضد الطفيليات في مراحل مختلفة من دورة حياتها. استخدمت بعض الاختبارات الشكل الحر للطفيل، بينما استخدمت اختبارات أخرى الشكل الذي يختبئ داخل الخلايا البشرية، وهو المرحلة التي تسبب المرض لدى البشر. كما تحققوا من مدى سمية المواد الكيميائية للخلايا البشرية المستزرعة في المختبر. ومن هذه المجموعة الكبيرة، حددوا هيكلين كيميائيين رئيسيين برزا كأكثر المرشحين واعداً. أظهر أحد الهياكل، المسمى "1,4-diaryl-pyrazolo-pyridinone"، والآخر المسمى "pyrazolo-triazine"، القدرة على قتل الطفيليات بفعالية. النسخة الأفضل من الهيكل الأول قتلت الطفيليات المختبئة داخل الخلايا البشرية بتركيز منخفض جداً، وفعلت النسخة الأفضل من الهيكل الثاني الشيء نفسه، وكان كلاهما آمناً للخلايا البشرية عند تلك المستويات.
ومع ذلك، فإن العثور على مادة كيميائية تعمل في طبق المختبر هو مجرد الخطوة الأولى. كان على الباحثين معرفة ما إذا كانت هذه المواد الكيميائية ستتصرف بشكل جيد داخل جسم حي. أجروا سلسلة من الاختبارات لمعرفة كيف قد يعالج الجسم هذه الأدوية، مثل مدى سرعة قيام الكبد بتفكيكها أو مدى قدرتها على الذوبان في الماء. تصرفت المادتان الكيميائيتان الرائدتان بشكل مختلف تماماً. إحداهما تذوب بسهولة في الماء ولكن يتم تفكيكها بسرعة بواسطة خلايا الكبد، مما يشير إلى أنها قد تحتاج إلى تعديل لتبقى في الجسم لفترة أطول. أما الأخرى فكانت مستقرة جداً ومن المرجح أن تبقى في الجسم لفترة طويلة، لكنها لم تكن تذوب جيداً في الماء، مما قد يجعل من الصعب تقديمها. أظهرت هذه الاختلافات أنه على الرغم من أن كليهما يمثل نقطة انطلاق جيدة، إلا أنهما سيحتاجان إلى أنواع مختلفة من التحسينات ليصبحا أدوية حقيقية.
ولرؤية ما إذا كان يمكن جعل هذه المواد الكيميائية أفضل، قام الباحثون بإنشاء عشرات النسخ الجديدة، أو "المماثلات"، من الهيكلين الرائدين. أجروا تغييرات صغيرة على شكل الجزيئات، مثل استبدال قطعة واحدة من البنية، لمعرفة كيف يؤثر ذلك على قدرتها على قتل الطفيلي. بالنسبة للهيكل الأول، عملت عدة نسخ جديدة بشكل أفضل من الأصلية، حيث قتلت الطفيليات داخل الخلايا البشرية بفعالية أكبر مع بقائها آمنة للخلايا. وبالنسبة للهيكل الثاني، أصبحت بعض النسخ الجديدة قوية للغاية، حيث قتلت الطفيليات بمستويات منخفضة جداً، رغم أن بعض هذه النسخ القوية أصبحت أيضاً أكثر سمية قليلاً للخلايا البشرية. أثبتت هذه العملية أن كلا الهيكلين الكيميائيين يمكن ضبطهما بدقة لتحسين أدائهما.
أراد الفريق أيضاً معرفة ما إذا كانت هذه المواد الكيميائية ستعمل ضد أنواع مختلفة من الطفيليات التي تسبب المرض في مناطق مختلفة من العالم. اختبروا المواد الكيميائية الرائدة ضد ثلاثة أنواع مختلفة من الطفيليات. أظهرت النتائج أنه على الرغم من أن المواد الكيميائية عملت ضد الأنواع الثلاثة، إلا أنها لم تكن متساوية القوة ضد كل منها. بعضها عمل بشكل جيد جداً ضد نوع واحد ولكنه كان أضعف ضد نوع آخر. هذه النتيجة مهمة لأنها تشير إلى أن الدواء الذي يتم تطويره لنوع معين من الطفيليات قد لا يعمل بشكل مثالي لنوع آخر، ويجب على الباحثين اختبار مرشحاتهم ضد الأنواع المحددة من الطفيليات الموجودة في مناطق مختلفة. كما اختبروا المواد الكيميائية ضد طفيلي مختلف يسبب مرضاً ذا صلة، ووجدوا أن المواد الكيميائية كانت أقل فعالية بكثير ضده، مما يشير إلى أن هذه الأدوية الجديدة هي على الأرجح متخصصة في الطفيليات التي تسبب الليشمانيا.
خلصت الدراسة إلى أن هذين الهيكلين الكيميائيين يمثلان نقاط انطلاق ممتازة لتطوير أدوية جديدة. لم يدّعِ الباحثون أنهم وجدوا علاجاً، بل وجدوا أساساً صلباً يمكن البناء عليه. لقد أظهروا أنه من خلال اختبار كيفية تصرف هذه المواد الكيميائية في ظروف مختلفة وإجراء تغييرات دقيقة وصغيرة على بنيتها، من الممكن إنشاء مركبات تكون قوية ضد الطفيلي وآمنة للمريض في آن واحد. يسلط هذا العمل الضوء على أهمية اختبار الأدوية ضد الشكل المحدد للطفيلي الذي يعيش داخل الخلايا البشرية وضد الأنواع المختلفة التي تسبب المرض حول العالم. ومن خلال اتباع هذا المسار الدقيق من الاختبار والتحسين، قدم الباحثون اتجاهاً واضحاً للعمل المستقبلي الذي قد يؤدي في النهاية إلى علاجات أكثر أماناً وفعالية للملايين الذين يعانون من هذا المرض المهمل.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.