باحثون إيرانيون يطوّرون مركّبات واعدة لاستهداف إنزيمات مرتبطة بألزهايمر

أفادت وکالة آنا الإخباریة، يُعدّ مرض ألزهايمر أحد أكثر الأسباب شيوعاً للخرف، إذ يترافق مع تدهور تدريجي في الذاكرة واضطرابات في عدد من القدرات المعرفية الأخرى. وفي أدمغة المصابين بهذا المرض، ينخفض نشاط بعض المسارات العصبية المرتبطة بالناقل الكيميائي الأستيل كولين، الذي يؤدي دوراً أساسياً في نقل الإشارات بين الخلايا العصبية، فضلاً عن مشاركته في عمليات معرفية مهمة، من بينها التعلّم والذاكرة.

ويتولى إنزيمان، يُعرفان باسم أستيل كولين إستيراز (AChE) وبوتيريل كولين إستيراز (BChE)، مهمة تحليل الأستيل كولين. ويمكن أن يسهم تثبيط نشاط هذين الإنزيمين في زيادة تركيز الأستيل كولين والحفاظ عليه في الفجوة التشابكية بين الخلايا العصبية. وتعمل بعض الأدوية المستخدمة للسيطرة على أعراض ألزهايمر، مثل دونيبيزيل وغالانتامين، وفق هذه الآلية الدوائية.

وفي هذا السياق، صمّم باحثون في جامعة طهران للعلوم الطبية، بالتعاون مع باحثين محليين ودوليين، مجموعة من المركّبات الكيميائية الجديدة بهدف تثبيط الإنزيمين المذكورين في آن واحد. وقد نُشرت نتائج هذه الدراسة في المجلة العلمية RSC Medicinal Chemistry.

واعتمد الباحثون في تصميم المركّبات على ثلاثة مكوّنات كيميائية، هي الكاربازول والأكريلاميد والبيريدينيوم، حيث جرى دمج الخصائص البنيوية لهذه المواد لإنتاج 17 مركّباً كيميائياً جديداً، حملت الرموز التعريفية من 12a إلى 12q.

وفي المرحلة التالية، اختُبرت فعالية هذه المركّبات في تثبيط إنزيمي AChE وBChE في ظروف مخبرية، وقورنت نتائجها بأداء مركّبين مرجعيين هما تاكرين وغالانتامين.

ولقياس القدرة التثبيطية للمركّبات، استخدم الباحثون مؤشراً يُعرف باسم التركيز المثبط النصفي (IC50)، وهو مقياس يحدد التركيز اللازم من المادة لخفض نشاط الإنزيم بنسبة 50 في المائة في ظروف الاختبار. وكلما انخفضت قيمة هذا المؤشر، دلّ ذلك على ارتفاع القدرة التثبيطية للمادة ضمن الاختبار نفسه.

وأظهرت نتائج التجارب أن قيم IC50 للمركّبات المصنعة تراوحت بين 6.41 و74.93 نانومولاراً في تثبيط إنزيم AChE، وبين 38.05 و191.96 نانومولاراً في تثبيط إنزيم BChE.

ووفقاً للنتائج المنشورة، أظهرت جميع المركّبات قدرة تثبيطية أعلى من الغالانتامين في الاختبارات التي أُجريت، فيما حققت معظمها أداءً أفضل من التاكرين أيضاً.

ومن بين المركّبات الـ17، برز مركّبان بفعالية تثبيطية لافتة. فقد سجّل المركّب 12i أعلى قدرة على تثبيط إنزيم AChE، إذ بلغت قيمة IC50 لديه 6.41 نانومولاراً. ووفقاً للاختبار، بلغت قدرته التثبيطية نحو 9.1 أضعاف قدرة التاكرين و19.5 ضعفاً مقارنة بالغالانتامين.

كذلك أظهر المركّب 12g أعلى قدرة على تثبيط إنزيم BChE، حيث بلغت قيمة IC50 لديه 38.05 نانومولاراً. وأظهر هذا المركّب فعالية تفوق التاكرين بنحو 4.2 أضعاف، والغالانتامين بنحو 5.7 أضعاف، ضمن الاختبار المستخدم.

كما كشفت دراسة العلاقة بين البنية الكيميائية والنشاط البيولوجي للمركّبات أن نوع المجموعات الكيميائية المرتبطة بالجزء الفينِيلي من الجزيء ومواقع تموضعها يؤثران في قدرتها التثبيطية. وعلى وجه الخصوص، ارتبط وجود بعض المجموعات الكيميائية، مثل الفلور والكلور والنيترو، بزيادة النشاط التثبيطي للمركّبات.

وللتعرّف إلى آلية عمل المركّبات الأكثر فعالية، أجرى الباحثون اختبارات حركية إنزيمية، أظهرت نتائجها أن هذه المركّبات تعمل بوصفها مثبطات تنافسية؛ أي إنها تتنافس مع الركيزة الطبيعية للإنزيم على الارتباط بموقعه النشط، مما يحول دون إتمام العملية الإنزيمية.

وفي جانب آخر من الدراسة، استخدم الباحثون أساليب حسابية، شملت الالتحام الجزيئي ومحاكاة الديناميكيات الجزيئية، لدراسة كيفية تموضع المركّبات داخل المواقع النشطة للإنزيمات ومدى استقرار التفاعلات بينها وبين هذه المواقع. وأظهرت نتائج التحليلات الحسابية توافقاً مع النتائج التجريبية، مؤكدةً إمكانية ارتباط المركّبات بالإنزيمات بصورة مناسبة.

كما اختبر الباحثون تأثير المركّبات على نوعين من الخطوط الخلوية، هما SH-SY5Y ذات المنشأ الورمي العصبي (الورم الأرومي العصبي)، وHEK293 المشتقة من خلايا الكلى الجنينية البشرية. وهدفت هذه التجارب إلى إجراء تقييم أولي لسُميّة المركّبات ومقارنة تأثيراتها في نوعي الخلايا.

وأظهرت النتائج أن المركّبين 12i و12g سجّلا نمطاً أفضل من الانتقائية مقارنة ببقية المركّبات في الاختبارات الخلوية، إذ كان تأثيرهما السام على خلايا SH-SY5Y أكبر منه على خلايا HEK293.

وبالنسبة إلى المركّب 12i، بلغت قيمة IC50 في خلايا SH-SY5Y نحو 7.11 ميكرومولار، فيما بلغ مؤشر الانتقائية 7. أما المركّب 12g، فقد بلغت القيمتان 8.60 ميكرومولار و5.8 على التوالي.

ومع ذلك، لا تعني هذه النتائج أن المركّبين يوفران حماية للخلايا العصبية أو تثبت سلامتهما؛ إذ إن خلايا SH-SY5Y تنتمي إلى خط خلوي ورمي من نوع الورم الأرومي العصبي، ولذلك لا يمكن اعتبار انخفاض حيويتها دليلاً على تأثير علاجي في الخلايا العصبية السليمة. كما أن خلايا HEK293 ليست خلايا عصبية طبيعية، وبالتالي فإن مقارنة تأثير المركّبات على هذين الخطين الخلويين لا تكفي وحدها لتقييم سلامتها داخل الدماغ.

وتشير نتائج الدراسة إلى أن البنية الكيميائية للمركّبات المصممة يمكن أن تشكّل أساساً لتطوير مثبطات تستهدف إنزيمي AChE وBChE في الوقت نفسه. غير أن إثبات القدرة على تثبيط الإنزيمات في المختبر لا يعني بالضرورة تحقيق فعالية علاجية داخل الدماغ البشري.

ومن أبرز التساؤلات التي لا تزال مطروحة بشأن هذه المركّبات مدى قدرتها على عبور الحاجز الدموي الدماغي، وهو حاجز بيولوجي طبيعي يحدّ من وصول العديد من المواد الموجودة في مجرى الدم إلى أنسجة الدماغ.

وإلى جانب ذلك، يتطلب تقييم إمكاناتها العلاجية إجراء دراسات إضافية تشمل فحص السُميّة باستخدام نماذج أكثر ملاءمة، ودراسة معدلات امتصاص المركّبات وطرحها من الجسم، ومدى استقرارها، فضلاً عن رصد تأثيراتها المحتملة على الخلايا العصبية السليمة.

وفي هذا الإطار، أكد الباحثون ضرورة إجراء دراسات على النماذج الحيوانية، إلى جانب تقييم قدرة المركّبات على عبور الحاجز الدموي الدماغي، تمهيداً لتحديد إمكاناتها العلاجية بصورة أكثر دقة.

وخلاصة القول، أسفرت هذه الدراسة عن تصنيع 17 مركّباً كيميائياً جديداً وتحديد مادتين أظهرتا قدرة تثبيطية متميزة تجاه الإنزيمات المسؤولة عن تحليل الأستيل كولين.

وتمثل هذه النتائج خطوة بحثية يمكن أن تسهم في تطوير مركّبات جديدة ضمن الأبحاث المرتبطة بمرض ألزهايمر، إلا أنه لا يمكن في المرحلة الراهنة وصف هذه المواد بأنها أدوية فعالة أو آمنة لعلاج المرض، إذ لا تزال بحاجة إلى مزيد من الدراسات قبل السريرية والسريرية لتحديد جدواها العلاجية وسلامتها.