بروتين إصطناعى يشبه الدم

A man-made protein that carries oxygen could lead to artificial blood.

قد شيد باحثون في جامعة بنسلفانيا من الصفر بروتينا من البروتينات التي يمكن أن تفعل ما يفعله الدم في جسم الإنسان حيث يمكنه أن : يحمل وينقل الأوكسجين. وهذا قد يكون خطوة مفيدة في تطوير الدم الاصطناعي.

بروتين جديد : هذا البروتين من صنع الإنسان ويمكنه في يوم من الأيام من إنقاذ الأرواح من خلال حمل الأوكسجين في الدم الاصطناعي . الشرائط الخضراء تمثل الأعمدة الأربعة الحلزونية من البروتين الاصطناعي. هيكل يسمح للأكسجين، ولكن ليس الماء، بالدخول Credit: Dutton Lab

لسنوات ، والعلماء يحاولون تطوير مكونات الدم الاصطناعي ، على أمل أن مثل هذا التقدم الطبي والتحايل على مشاكل متبرع الدم -- مثل التلوث ، ومحدودية التخزين ، ونقص المعروض -- سوف تؤدي إلى عمليات نقل الدم بشكل أسرع وأسهل في ميادين المعركة وفي حالات الصدمات

حاليا ، معظم بدائل الدم وتشمل نسخ معدلة من الهيموغلوبين الطبيعي -- وهو مكون رئيسي في الدم من شأنها أن توفر الاوكسجين من الرئتين الى باقي الجسم. لكن البحث لا يزال قائما لبعض الدراسات التى اشارت الى ان البدائل الموجودة في الدم يمكن أن تزيد من خطر النوبات القلبية في ضحايا الصدمات الذين حصلوا على هذا الدم.

وقد ركز فريق جامعة بنسلفانيا على خلق البروتينات من نقطة الصفر التي يمكن أن تحمل الأوكسجين وتكون منيعة للماء-- وهي ميزة مهمة.حيث أن دخول الماء إلى البروتين، فإنه يخلق شكلا من أشكال الأكسجين الذي يهرب ويسبب تلف الخلايا

واضاف "اعتقد انه انجاز ملحوظ في تصميم بروتين" ، ويقول رومان Boulatov، وهو أستاذ مساعد الكيمياء في جامعة إلينوي، إربانا-شامپين. وأضاف "أنه تبين أن من الممكن لمهندس تفاعل محددة أن يبدأه من الصفر، ويمنحك المزيد من السيطرة على ما يمكن أن يتغير".

تعديل البروتينات الموجودة لا تؤدي دائما إلى استجابة يمكن التنبؤ بها ، وغالبا ما تفشل. وقال إن "هناك مشكلة في العمل مع البروتينات الطبيعية حيث انها معقدة و هشة" ، كما يقول كريستوفر موزر، باحث الكيمياء الحيوية في جامعة بنسلفانيا ومؤلف مشارك لدراسة جديدة. "نحن نرغب في معرفة كيفية صنع البروتينات الوظيفية التي لا علاقة لها تماما البروتينات الطبيعية : التى شأنها أن تسمح لنا الاستمرار في بناء المزيد من الميزات

استخدم الباحثون في بنسلفانيا ثلاثة أحماض أمينية لجعل أربعة أعمدة حلزونية , تمثل هيكل البروتين. أصغر وضعوا داخله هيكلا صغيرا أسموه الهيم، جزيء كبير مسطح ويعد هو الجزء النشط من الهيموغلوبين. الهيم لديه ذرة حديد في وسط ذلك ، وهو ما يرتبط بالأكسجين.

الباحثون أيضا جعلوا بنية البروتين مرنة ، بحيث يمكن أن تفتح لتلقي الاوكسجين وتغلق مرة أخرى دون ترك أي ماء يدخل فعلوا ذلك عن طريق ربط الأعمدة الحلزونية مع حلقات للحد من حركاتها. وأعطى هذا الهيكل النهائي شكل شمعدان.

"ما تعلمناه هو أن نتمكن من جعل البنية الداخلية جافة في البروتينات البسيطة جدا" ، كما يقول المؤلف الرئيسي ليزلي P. دوتون، أستاذ الكيمياء الحيوية في جامعة بنسلفانيا. "يخضع الكثير من نشاط انزيم عن طريق الحفاظ على المياه بعيدا عن [البنية الداخلية]. يتم نشر العمل في العدد الأخير من مجلة Nature.

لاستخدام هذا البروتين الاصطناعي في جسم الإنسان، فالباحثين سوف يحتاجون إلى التأكد من أنه يمكن الابقاء على ما يكفي من الاوكسجين لفترة طويلة صالحا للعمل ، والعمل في بيئة خلوية، غير سامة. والبروتين أيضا يجب أن لا يتم تحديدها من قبل النظام المناعي كملوث وأن يتم إخراجه عن طريق الكلى، ويضيف جيمس Collman، أستاذ الكيمياء في جامعة ستانفورد ، الذي يجعل الهيم hemes الاصطناعية التي ترتبط بالأوكسجين.

"إنه من المهم أن تكون ركائز الدم لان هناك الكثير من الأمراض التي يسببها نقص تدفق الدم، بما في ذلك نزيف الصدمة والسكتة الدماغية والنوبات القلبية" ، ويقول هوارد ليفي ، المسؤول العلمي في Sangart، وهي الشركة التي تطور المواد المرتبطة بالأكسجين . "ان ذلك حقا هو الخبز والزبدة للعناية المركزة في الطب".

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 انظر أيضاً

• Artificial Cells, Blood Substitutes, and Biotechnology
• Blood plasma substitute (disambiguation)
• Blood transfusion
• Bloodless surgery
• Erythromer
• Induced blood stem cells
• Respirocyte
• Theatrical blood

 وصلات خارجية

• How Artificial Blood Works at HowStuffWorks