מדען ממוצא וייטנאמי מפענח את תעלומת האופן שבו צמחים יוצרים תרכובות נוגדות סרטן

מדענים וייטנאמים בקנדה ועמיתים בינלאומיים גילו את האנזים הסודי המסייע לצמחים לייצר מיטרפילין, תרכובת נדירה בעלת תכונות נוגדות סרטן.

חוקרים מאוניברסיטת קולומביה הבריטית (UBC) באוקנגן, קנדה, הכריזו זה עתה על גילוי מנגנון הצמח היוצר מיטראפילין, תרכובת טבעית נדירה בעלת תכונות נוגדות סרטן ונוגדות דלקת חזקות.

העבודה היא תוצאה של שיתוף פעולה בין צוותו של ד"ר ת'ו-ת'וי דאנג ב-UBC Okanagan לבין צוותו של ד"ר סאטיה נדאקודוטי באוניברסיטת פלורידה (ארה"ב), בתמיכת מועצת המחקר למדעי הטבע וההנדסה של קנדה (NSERC), קרן קנדה לחדשנות (CFI), תוכנית מלגות הבריאות ע"ש מייקל סמית' של BC, והמכון הלאומי למזון וחקלאות של משרד החקלאות האמריקאי (USDA NIFA).

הדוקטורנטית טואן-אן נגוין (משמאל) והדוקטורנטית ת'ו-ת'וי דאנג בוחנים דגימות צמחים במעבדה. צילום: UBC Okanagan

מציאת "החוליה החסרה" בשרשרת תרכובות הריפוי של הטבע

מיטראפילין שייך לקבוצת האלקלואידים ספירואוקסינדול, קבוצת מולקולות בעלות מבנה "מעוות" מיוחד והשפעות ביולוגיות חזקות. למרות שהיה ידוע זמן רב, תהליך היווצרות תרכובת מסוג זה בטבע נותר בגדר תעלומה עד שקבוצתו של ד"ר ת'ו-ת'וי דאנג, ראש קבוצת המחקר לביוטכנולוגיה של מוצרים טבעיים ב-UBC Okanagan, זיהתה את האנזים הראשון המסוגל "לסובב" מולקולות ליצירת מבנה ספירו בשנת 2023.

בעקבות תוצאה זו, הדוקטורנט טואן אן נגוין הוביל את השלב הבא וגילה שני אנזימים מרכזיים הפועלים יחד בסינתזה של מיטראפילין, אנזים אחד קובע את המבנה התלת-ממדי, והאנזים השני משלים את שלב הפיתול הסופי ליצירת המולקולה השלמה.

"תגלית זו דומה למציאת החוליה החסרה בפס ייצור. היא עוזרת להסביר כיצד הטבע יוצר את המולקולות המורכבות הללו, ופותחת את הדרך לחיקוי תהליך זה במעבדה", שיתף ד"ר דאנג.

מיטראפילין מופיע באופן טבעי בכמויות קטנות מאוד בצמחים טרופיים מסוימים ממשפחת הקפה, כגון מיטרגינה (קראטום) ואונקריה (ציפורן של חתול). (מקור: Shutterstock).

מיטראפילין קיים רק בכמויות זעירות בצמחים טרופיים מסוימים ממשפחת הקפה, כגון מיטרגינה (קראטום) ואונקריה (ציפורן החתול), מה שהופך את המיצוי או הסינתזה בקנה מידה גדול לקשים ויקרים ביותר בעבר. זיהוי שני אנזימים מרכזיים סלל את הדרך לייצור יעיל וידידותי יותר לסביבה של התרכובת הטבעית.

לדברי הדוקטורנטית טואן-אן נגוין, זהו צעד חשוב לקראת כימיה ירוקה, המסייעת ליצור תרכובות פרמצבטיות יקרות ערך באמצעות שיטות ביולוגיות במקום כימיה כבדה. הצלחה זו משקפת גם את סביבת המחקר הפתוחה והשיתופית בין סטודנטים וסגל ב-UBC Okanagan כדי לפתור בעיות גלובליות.

ד"ר דאנג הביעה גאווה על תגלית זו, הוכחה לכך שצמחים הם כימאים גאונים של הטבע, ואמרה כי הצעד הבא הוא שהיא וצוות המחקר שלה ימצאו דרכים ליישם אנזימים אלה כדי ליצור תרכובות טיפוליות בעלות ערך רב יותר.

המסע לפענוח "המפעל הביולוגי" של הטבע

ד"ר תו-ת'וי דאנג – דאנג ת'וי ת'וי, הוא סטודנט לשעבר לביוטכנולוגיה באוניברסיטת מדעי הטבע (אוניברסיטת מדעי הטבע, האוניברסיטה הלאומית של וייטנאם, הו צ'י מין סיטי).

היא למדה לתואר שני ולאחר מכן הגנה על הדוקטורט שלה בביולוגיה מולקולרית/ביוכימיה באוניברסיטת קלגרי (אלברטה, קנדה) והשלימה תוכנית מחקר פוסט-דוקטורט בביוכימיה במרכז ג'ון אינס (בריטניה).

כשנזכרה בהזדמנות לפתח קריירה מחקרית, היא אמרה שמאז ילדותה הכירה את תרבות השימוש בצמחי מרפא כרפואה עממית, ונחשפה לטכניקת תרבית הרקמה של צמחי מרפא מוקדם עוד כשהייתה סטודנטית. עם זאת, נקודת המפנה הגיעה רק כשהייתה בלימודי תואר שני, כשראתה במקרה מעבדה סמוכה שחוקרת את הביוסינתזה של תרכובות טבעיות בצמחים.

אז היא הבינה שבנוסף לידע הבסיסי שלמדה בפיזיולוגיה של הצמח, קיים גם תחום חדש שבו אנשים חוקרים כיצד צמחים יוצרים תרכובות יקרות ערך.

משם, היא החליטה להמשיך במחקר כדי למצוא גנים ואנזימים חדשים המעורבים בביוסינתזה של אלקלואידים, קבוצת תרכובות בעלות פעילות ביולוגית חזקה ופוטנציאל ליישומים פרמצבטיים.

במשך שנים רבות, ד"ר ת'וי התמקדה בפענוח מסלולי ביוסינתזה של אלקלואידים בצמחים, תוך שימוש בביולוגיה מולקולרית, ניתוח RNA-seq, נתונים גנומיים ומבני אנזימים כדי להבין כיצד צמחי מרפא מייצרים תרכובות בעלות ערך. היא גם שותפה לכתיבת מספר פטנטים הקשורים לייצור תרכובות אנטי-סרטניות מצמחים.

"תמיד תהיתי מדוע, בעזרת מים, אור ואוויר בלבד, צמחים יכולים ליצור תרכובות שיכולות לטפל במחלות מורכבות כמו סרטן?", היא שיתפה. לדבריה, אם כל מולקולה היא בית, אז האנזימים בצמחים הם הבונים המיומנים. תפקידו של החוקר הוא להבין מה כל אחד מה'בונים' הללו עושה, ובאיזה סדר, כדי שיוכלו לדמות או לשפר את התהליך שהטבע יצר.

ידע זה הוא הבסיס עבורה ועבור עמיתיה לשחזר את תהליך יצירת רכיבים פעילים טבעיים במעבדה, לסייע בהפחתת ניצול צמחי מרפא יקרי ערך, להגביל את השימוש בכימיקלים רעילים, ובמקביל לפתוח את הדרך ליצירת תרכובות דומות בעלות פעילות חזקה יותר.

באוניברסיטת קולומביה הבריטית (UBC) באוקנגן, היא ייסדה את מעבדת המחקר לתרכובות ביו-אקטיביות בצמחים (PlantBioCoRe), המשלבת ביוכימיה, כימיה, ביואינפורמטיקה וגנטיקה מולקולרית כדי להבין את המנגנונים שמייצרים תרכובות ביו-אקטיביות בצמחי מרפא.

הצוות שלה השיג תוצאות מרשימות רבות, כולל תוצאות חדשות על המסלול המטבולי של חומרים נוגדי סרטן מ-Camptotheca acuminata. תגלית זו מסייעת ביצירת תרופות ידידותיות, קלות יותר ליישום קליני, שפורסמו בכתבי עת בינלאומיים ונרשמו לפטנטים.

בזכות ההזדמנות שניתנה לה להחליף ידע אקדמי עם חוקרים מקומיים, כמו באוניברסיטת הרוקחות של האנוי , אוניברסיטת מדעי הטבע, VNU-HCM או מכון טאי נגוין למדע, היא הבינה שבווייטנאם ישנם פרויקטים רבים של מחקר בעל ערך בתחום צמחי מרפא.

"אני מקווה לתרום חלק קטן להעשרת הידע והיישום של משאבי הצמחים של מולדתי", שיתפה.

מקור: https://khoahocdoisong.vn/nha-khoa-hoc-goc-viet-giai-ma-bi-an-cach-cay-co-tao-hop-chat-chong-ung-thu-post2149060401.html