אם הטמפרטורה עולה, האורגניזם החי מגיב לכך על ידי ייצור תרכובות מוזרות הנקראות "חלבוני הלם חום". כך מגיב אדם, כך מגיב חתול, כך מגיב כל יצור, שכן הוא מורכב מתאי חיים. עם זאת, לא רק העלייה בטמפרטורה מעוררת את הסינתזה של חלבון הלם חום של כלמידיה ומינים אחרים. מתחים קשים מעוררים לעתים קרובות מצבים.
מידע כללי
מכיוון שחלבוני הלם חום מיוצרים על ידי הגוף רק במצבים ספציפיים, יש להם מספר הבדלים מהתרכובות המיוצרות בדרך כלל. תקופת היווצרותם מאופיינת בעיכוב הביטוי של מאגר החלבונים הראשי, הממלא תפקיד חשוב בחילוף החומרים.
HSP-70 אוקריוטים, פרוקריוטים DnaK הם משפחה שבה מדענים שילבו חלבוני הלם חום שחשובים להישרדות ברמה התאית. המשמעות היא שבזכות תרכובות כאלה, התא יכול להמשיך לתפקד גם במצב שבו מתח, חום וסביבה אגרסיבית מתנגדים לכך. עם זאת, חלבונים ממשפחה זו יכולים להשתתף גם בתהליכים המתרחשים בתנאים רגילים.
ביולוגיה ברמה המיקרוסקופית
אם הדומיינים זהים ב-100%, אזי אוקריוטים, פרוקריוטים הם יותריותר מ-50% הומולוגי. מדענים הוכיחו שבטבע, מבין כל קבוצות החלבון, זהו HSP של 70 kDa שהוא אחד השמרנים ביותר. מחקרים שהוקדשו לכך נעשו בשנים 1988 ו-1993. יש להניח שניתן להסביר את התופעה באמצעות פונקציונליות המלווה הטבועה בחלבוני הלם חום במנגנונים תוך תאיים.
איך זה עובד?
אם ניקח בחשבון אוקריוטים, אז גנים של HSP מושרים בהשפעת הלם חום. אם תא כלשהו נמלט מתנאי לחץ, אז הגורמים נמצאים בגרעין, הציטופלזמה כמונומרים. לתרכובת זו אין פעילות קושרת DNA.
במצבי לחץ, התא מתנהג באופן הבא: Hsp70 מנותק, מה שמתחיל ייצור של חלבונים דנטורטיים. HSP יוצר טרימרים, הפעילות משנה את אופייה ומשפיעה על ה-DNA, מה שמוביל בסופו של דבר להצטברות רכיבים בגרעין התא. התהליך מלווה בעלייה מרובה בתעתוק המלווה. כמובן שהמצב שעורר את זה חולף עם הזמן, ועד שזה קורה, אפשר שוב לכלול את Hsp70 ב-HSP. הפעילות הקשורה ל-DNA מתפוגגת, התא ממשיך לעבוד כאילו כלום לא קרה. רצף אירועים זה נחשף כבר בשנת 1993 במחקרים על HSP שערך Morimoto. אם האורגניזם מושפע מחיידקים, HSPs יכולים להתרכז בסינוביום.
למה ולמה?
מדענים גילו ש-HSPs נוצרים כתוצאה מההשפעה של מגוון מצבים שליליים, מסכני חיים עבור התא. השפעות מלחיצות ומזיקות מבחוץ יכולות להיות מגוונות ביותר, אך מובילות לאותה גרסה. בשל HSP, התא שורד בהשפעת גורמים אגרסיביים.
ידוע ש-HSP מחולקים לשלוש משפחות. בנוסף, מדענים מצאו כי ישנם נוגדנים לחלבון הלם חום. החלוקה לקבוצות HSP נעשית תוך התחשבות במשקל המולקולרי. שלוש קטגוריות: 25, 70, 90 kDa. אם יש תא שמתפקד כרגיל באורגניזם חי, אז בתוכו בהחלט יהיו חלבונים שונים מעורבבים זה בזה, די דומים. הודות ל-HSP, חלבונים דנטורטיים, כמו גם חלבונים מקופלים בצורה לא נכונה, יכולים להפוך שוב לפתרון. עם זאת, בנוסף לפונקציה הזו, יש כמה אחרים.
מה אנחנו יודעים ומה אנחנו משערים
עד עכשיו, חלבון הלם החום של כלמידיה, כמו גם HSPs אחרים, לא נחקר במלואו. כמובן, יש כמה קבוצות של חלבונים שלמדענים יש כמות די גדולה של נתונים לגביהם, ויש כאלה שעדיין לא השתלטו עליהם. אבל כעת המדע הגיע לרמה שבה הידע יאפשר לנו לומר שבאונקולוגיה, חלבון הלם חום יכול להיות כלי שימושי באמת כדי להביס את אחת המחלות הנוראות ביותר של המאה שלנו - סרטן.
למדענים יש את הכמות הגדולה ביותר של נתונים על HSP Hsp70, שיכול להיקשר לחלבונים, אגרגטים, קומפלקסים שונים,אפילו עם לא נורמליים. עם הזמן, מתרחש שחרור, מלווה בחיבור של ATP. המשמעות היא ששוב מופיעה תמיסה בתא, וניתן לבצע שוב חלבונים שעברו תהליך קיפול שגוי. הידרוליזה, קישור ATP הם המנגנונים שאפשרו זאת.
חריגות ונורמות
קשה להפריז בתפקידם של חלבוני הלם חום עבור אורגניזמים חיים. כל תא מכיל תמיד חלבונים לא תקינים, שריכוזם יכול לעלות אם יש תנאים מוקדמים חיצוניים לכך. סיפור טיפוסי הוא התחממות יתר או זיהום. המשמעות היא שכדי להמשיך את חיי התא, דחוף לייצר כמות גדולה יותר של HSP. מופעל מנגנון השעתוק, שמתחיל ייצור חלבונים, התא מסתגל לתנאים משתנים וממשיך לתפקד. עם זאת, יחד עם המנגנונים הידועים כבר, נותר לגלות הרבה. במיוחד, נוגדנים לחלבון הלם חום של כלמידיה הם תחום די גדול לפעילותם של מדענים.
HSP, כאשר שרשרת הפוליפפטיד גדלה, והם מוצאים את עצמם בתנאים שמאפשרים להיכנס איתה למערכת יחסים, נמנעים מהצטברות ופירוק לא ספציפיים. במקום זאת, הקיפול מתרחש כרגיל, כאשר המלווה הדרושים מעורבים בתהליך. Hsp70 נדרש בנוסף להתפתחות של שרשראות פוליפפטידים בהשתתפות ATP. עם HSP, ניתן להגיע לכך שגם אזורים לא קוטביים מושפעים מאנזימים.
HTS ורפואה
ברוסיה, מדעני FMBA הצליחו ליצור תרופה חדשה על ידי שימוש בחלבון הלם חום לבנייתה. התרופה לסרטן, שהוצגה על ידי מדענים, כבר עברה את הבדיקה הראשונית של מכרסמים ניסויים שנפגעו מסרקומות ומלנומות. ניסויים אלו אפשרו לנו לומר בביטחון שנעשה צעד משמעותי קדימה במאבק נגד האונקולוגיה.
מדענים הציעו והצליחו להוכיח שחלבון הלם חום הוא תרופה, או ליתר דיוק, יכול להפוך לבסיס לתרופה יעילה, בעיקר בשל העובדה שהמולקולות הללו נוצרות במצבי לחץ. מאחר שהם מיוצרים במקור על ידי הגוף כדי להבטיח את הישרדותם של תאים, הוצע כי בשילוב נכון עם תרופות אחרות, ניתן להילחם אפילו בגידול.
HSP מסייעת לתרופה לזהות תאים חולים בגוף חולה ולהתמודד עם אי נכונות ה-DNA שבהם. צפוי שהתרופה החדשה תהיה יעילה באותה מידה לכל תת-סוג של מחלות ממאירות. זה נשמע כמו אגדה, אבל הרופאים הולכים אפילו רחוק יותר - הם מניחים שתרופה תהיה זמינה בכל שלב. מסכים, חלבון הלם חום כזה מסרטן, כאשר יעבור את כל הבדיקות ויאשר את מהימנותו, יהפוך לנכס שלא יסולא בפז עבור הציוויליזציה האנושית.
אבחון וטפל
המידע המפורט ביותר על התקווה של הרפואה המודרנית ניתן על ידי ד ר סימבירצב, אחד מאלה שעבדו על יצירת התרופה. מתוך הראיון שלואפשר להבין באיזה הגיון מדענים בנו את התרופה וכיצד היא אמורה להביא ליעילות. בנוסף, ניתן להסיק מסקנות אם חלבון הלם החום כבר עבר ניסויים קליניים או שהוא עדיין לפניו.
כפי שהוזכר קודם לכן, אם הגוף אינו חווה מצבי לחץ, אזי ייצור BS מתרחש בנפח קטן במיוחד, אך הוא עולה באופן משמעותי עם שינוי בהשפעה חיצונית. יחד עם זאת, גוף אנושי רגיל אינו מסוגל לייצר כמות כזו של HSP שתעזור להביס את הניאופלזמה הממאירה המתהווה. "מה קורה אם HTS יוכנס מבחוץ?" – חשבו המדענים והפכו את הרעיון הזה לבסיס למחקר.
איך זה אמור לעבוד?
כדי ליצור תרופה חדשה, מדענים במעבדה יצרו מחדש את כל הדרוש לתאים חיים כדי להתחיל לייצר HSP. לשם כך התקבל גן אנושי, שעבר שיבוט באמצעות הציוד החדיש ביותר. חיידקים שנחקרו במעבדות השתנו עד שהחלו לייצר באופן עצמאי את החלבון הנחשק כל כך על ידי מדענים.
מדענים, בהתבסס על המידע שהתקבל במהלך המחקר, הגיעו למסקנות לגבי השפעת HSP על גוף האדם. לשם כך, היה צורך לארגן ניתוח דיפרקציית רנטגן של החלבון. זה בכלל לא קל לעשות את זה: היינו צריכים לשלוח דגימות למסלול של כוכב הלכת שלנו. זאת בשל העובדה שהתנאים הארציים אינם מתאימים להתפתחות נכונה ואחידה של גבישים. והנה הקוסמיותהתנאים מאפשרים להשיג בדיוק את אותם גבישים שהיו נחוצים על ידי מדענים. עם חזרתם לכוכב הבית שלהם, דגימות הניסוי חולקו בין מדענים יפנים ורוסים, אשר נטלו את הניתוח שלהם, כמו שאומרים, מבלי לבזבז שנייה.
ומה הם מצאו?
בעוד העבודה בכיוון זה עדיין בעיצומן. נציג מקבוצת המדענים אמר שאפשר לקבוע בדיוק: אין קשר מדויק בין מולקולת HSP לאיבר או רקמה של יצור חי. וזה מדבר על רבגוניות. משמעות הדבר היא שאם חלבון הלם חום ימצא שימוש ברפואה, הוא יהפוך מיד לתרופת פלא למספר עצום של מחלות - לא משנה איזה איבר מושפע מנאופלזמה ממאירה, ניתן לרפא אותו.
בתחילה, מדענים ייצרו את התרופה בצורה נוזלית - היא מוזרקת לנבדקים. חולדות ועכברים נלקחו כדגימות הראשונות לבדיקת המוצר. ניתן היה לזהות מקרי ריפוי הן בשלב הראשוני והן בשלב מאוחר של התפתחות המחלה. השלב הנוכחי נקרא ניסויים פרה-קליניים. מדענים מעריכים את עיתוי השלמתו לפחות שנה. לאחר מכן, הגיע הזמן לניסויים קליניים. בשוק, תרופה חדשה, אולי תרופת פלא, תהיה זמינה בעוד 3-4 שנים. עם זאת, לדברי מדענים, כל זה אמיתי רק אם הפרויקט ימצא מימון.
להמתין או לא לחכות?
כמובן, הבטחות הרופאים נשמעות אטרקטיביות, אך יחד עם זאת גורמות בצדק לחוסר אמון. כמה זמן סבלה האנושות מסרטן, כמה קורבנות ישמחלה זו הייתה בעשורים האחרונים, וכאן הם מבטיחים לא רק תרופה יעילה, אלא תרופת פלא אמיתית - מכל סוג, בכל עת. איך אתה יכול להאמין לזה? וחמור מזה - להאמין, אבל לא לחכות, או לחכות, אבל מסתבר שהתרופה בכלל לא טובה כמצופה, כפי שהובטח.
פיתוח של תרופה היא טכניקה של הנדסה גנטית, כלומר, התחום המתקדם ביותר ברפואה כמדע. זה אומר שעם ההצלחה הראויה, התוצאות באמת צריכות להיות מרשימות. עם זאת, זה גם אומר שהתהליך יקר מאוד. ככלל, משקיעים מוכנים להשקיע לא מעט כסף בפרויקטים מבטיחים, אבל כשהנושא הוא כל כך גבוה, הלחץ גבוה, ומסגרת הזמן די מטושטשת, הסיכונים מוערכים כעצומים. אלה כעת תחזיות אופטימיות ל-3-4 שנים, אבל כל המומחים בשוק יודעים היטב באיזו תדירות מסגרת הזמן זוחלת לעשרות שנים.
מדהים, לא יאומן…או שזה נכון?
ביוטכנולוגיה היא תחום סגור להבנה עבור ההדיוט. לכן, אין לנו אלא לקוות למילים "הצלחתם של ניסויים פרה-קליניים". שם העבודה של התרופה היה "חלבון הלם חום". עם זאת, HSP הוא רק המרכיב העיקרי של התרופה, שמבטיח להוות פריצת דרך בשוק התרופות האנטי-סרטניות. בנוסף אליו, ההרכב צפוי לכלול מספר חומרים שימושיים, שיהוו ערובה ליעילות המוצר. וכל זה הפך אפשרי בשל העובדה כי המחקרים האחרונים של HSPהראה שהמולקולה לא רק עוזרת להגן על תאים חיים מפני נזק, אלא גם מהווה מעין "אצבע מפנה" למערכת החיסון, שעוזרת לזהות אילו תאים מושפעים מהגידול ואילו לא. במילים פשוטות, כאשר HSP מופיע בריכוז גבוה מספיק בגוף, המדענים מקווים שהתגובה החיסונית תהרוס את היסודות החולים בעצמה.
תקווה וחכה
לסיכום, אפשר לומר שהחידוש נגד הגידול מבוסס על העובדה שלגוף עצמו יש תרופה שעלולה להרוס את הניאופלזמה, רק שמטבעה היא די חלשה. הריכוז כל כך נמוך שאי אפשר אפילו לחלום על שום השפעה טיפולית. יחד עם זאת, HSPs ממוקמים חלקית בתאים שאינם מושפעים מגידול, והמולקולה לא "תעזוב" לשום מקום מהם. לכן, יש צורך לספק חומר שימושי מבחוץ - כך שהוא ישפיע ישירות על האלמנטים המושפעים. אגב, בעוד מדענים מניחים שלתרופה אפילו לא יהיו תופעות לוואי - וזה עם ביצועים כל כך גבוהים! והם מסבירים את ה"קסם" הזה בכך שמחקרים הראו שאין רעילות. עם זאת, המסקנות הסופיות יתקבלו כאשר ניסויים פרה-קליניים יסתיימו, שידרשו לפחות שנה.
