יבמ פיתחה טכנולוגיה למלחמה במחלות ויראליות בעזרת מולקולת ענק

מדענים ביבמ (IBM) ובמכון המחקר של סינגפור להנדסה ביולוגית וננו-טכנולוגיה, זיהו מולקולת-ענק (macromolecule) העשויה לסייע במניעת הדבקה מסכנת חיים בווירוסים. הדבר נעשה בעזרת מנגנון פעולה תלת-שלבי, המונע מהווירוס לפתח עמידות בפני תרופות.

מחלות ויראליות מציגות את אחד האתגרים הגדולים ביותר בפני עולם הרפואה, בשל יכולת הווירוסים המחוללים אותן, להתחמק מחיסונים ולפתח במהירות עמידות בפני תרופות. נגיפים רבים, דוגמת זיקה, אבולה וקדחת דנגי (dengue fever), הפכו למגיפה כלל עולמית הגובה מחיר אנושי וכלכלי כבד.  זיהוי מולקולת הענק עשוי לסייע בתחום.

המחקר החדש עושה שימוש בכימיה סופר-מולקולרית – מחקר מולקולות גדולות במיוחד, המתוכננות באופן המשלב מספר תכונות ויכולות אל תוך מולקולה בודדת – למשימות המלחמה בהדבקה ויראלית. המחקר הוא הראשון מסוגו בכל הנוגע במלחמה במחלות ויראליות. ווטסון (Watson), מערכת המחשוב הקוגניטיבי של הענק הכחול, תסייע ותאיץ את תהליך גילוי התרופות.

פעילות תלת-שלבית למניעת התפתחות עמידות לתרופות

המקרו-מולקולה החדשה משלבת שורת רכיבים ייעודיים, היוצרים פעילות תלת-שלבית במלחמה בהדבקה ויראלית ובשכפול הווירוס – תוך בלימת הסכנה של התפתחות עמידות לתרופות.

בשלב ההתחברות לווירוס (Attraction), משמש חלק מיוחד של המולקולה לבנות קשרים מימניים חזקים, המקיימים אינטראקציה אלקטרו-סטאטית, ומושכים אליהם חלבונים המצויים על פני מעטפת הווירוס. כך, נבלמת יכולת ההדבקה הוויראלית והפגיעה בתאים בריאים.

בשלב המניעה (Prevention), משמשים רכיבי Mannose – סוג של סוכר המשולב במקרו-מולקולה – להתקשר ישירות אל הקולטנים של תאים בריאים במערכת החיסונית, על מנת לסייע במלחמה בהדבקה הוויראלית ולאפשר זרימה חופשית של תאי ההגנה הטבעיים האלה.

בשלב הניטרול, פועל מרכיב אחר של המולקולה, המוכר בשם קבוצות אמיניות בסיסיות, בנטרול רמת החומציות (pH) בתוך התא הוויראלי, באופן ההופך אותו בלתי-ידידותי לתהליכי שכפול.

בנוסף, נועד המחקר לתכנן מקרו-מולקולות גמישות במיוחד, תוך בחינת מגוון רחב של וירוסים בקטגוריות שונות, לרבות אבולה, דנגי, מרבורג, שפעת, Chikungunya ,Enterovirus 71 והרפס סימפלקס.

בבדיקות ראשונות, לא נצפה תהליך התפתחות של עמידות בפני תרופות. ההתמקדות הבו-זמנית, הן בחלבונים המרכיבים את הווירוס והן באינטראקציות של הווירוס עם הסביבה ובתהליכי השכפול שלו, בולמת את התהליך הנורמלי של הופעת מוטציות חדשות, המאפשרות לווירוס לחמוק מחיסונים באמצעות פיתוח עמידות.

לדברי ד"ר ג'יימס הדריק, החוקר הראשי בתחום חומרים אורגניים מתקדמים במעבדת המחקר של יבמ באלמדן, קליפורניה, "ההתפרצויות האחרונות של וירוסים דוגמת זיקה ואבולה, מגבירות את החשיבות שבהשגת פריצות דרך בתחום האנטי-ויראלי. הגישה החדשה מציגה אפשרויות מלהיבות ויבמ מעוניינת עתה לשתף פעולה עם אוניברסיטאות וארגונים אחרים על מנת לזהות יישומים חדשים של טכנולוגיה זו".

פוטנציאל מלחמה במחלות

בטווח הקרוב, מציגה הטכנולוגיה החדשה של יבמ פוטנציאל ליישומים דוגמת חומר ניקוי אנטי-ויראלי, העשוי לכלול כמות מזערית של מקרו-מולקולות שיימהלו במים, על מנת לנטרל חדר שלם הנגוע למשל באבולה. יישומים פוטנציאליים בטווח הארוך יותר, עשויים לכלול פיתוח חיסונים חדשים שיסייעו במניעת קטגוריות שלמות של מחלות ויראליות.

כלי מחשוב קוגניטיבי של יבמ עשויים להמשיך ולקדם את המחקר הנוכחי. כך, למשל, כאשר תתקדם המקרו-מולקולה לשלב הניסוי הקליני, תוכל מערכת Watson Discovery Advisor לזהות קשרים בין נתונים שונים, על מנת לזרז את תהליך ההפקה של תובנות חדשות. מערכת ווטסון לניסויים קליניים משפרת את יכולת הרופאים לאתר ניסויים קליניים המתאימים לחולה הניצב מולם, ולהעלות את הסבירות להצעת אופציית הטיפול ההולמת לחולים, תוך שיפור קצב הגיוס של חולים מתאימים לכל ניסוי.