Naučnici su pronašli način da stvore veštačke šećere koji bi mogli da dovedu do boljih načina za dijagnostikovanje i lečenje bolesti preciznije nego ikada ranije.
Šećeri igraju ključnu ulogu u ljudskom zdravlju i bolestima, daleko više od toga da su samo izvor energije. Složeni šećeri zvani glikani oblažu sve naše ćelije i neophodni su za zdravo funkcionisanje. Međutim, ove šećere često otimaju patogeni kao što su grip, COVID-19 i kolera da bi nas zarazili.
Jedan veliki problem u lečenju i dijagnostici bolesti i infekcija je taj što se isti glikan može vezati za mnogo različitih proteina, što otežava razumevanje tačno šta se dešava u telu i otežava razvoj preciznih medicinskih testova i tretmana.
U otkriću, objavljenom u časopisu Nature Communications, saradnja akademskih i industrijskih stručnjaka u Evropi, uključujući Univerzitet u Mančesteru i Univerzitet u Lidsu, pronašla je način da stvori neprirodne šećere koji bi mogli da blokiraju patogene.
Ovo otkriće nudi obećavajući put za nove lekove i takođe bi moglo da otvori vrata u dijagnostici ‘hvatanjem’ patogena ili njihovih toksina.
Profesor Metju Gibson, istraživač sa Mančesterskog instituta za biotehnologiju na Univerzitetu u Mančesteru, rekao je „Tokom pandemije COVID-19, naš tim je uveo prve testove bočnog protoka koji su koristili šećere umesto antitela kao „jedinicu za prepoznavanje“. Ali granica je uvek koliko su oni specifični i selektivni zbog promiskuiteta prirodnih šećera.
„Sada možemo da integrišemo ove fluoro šećere u naše platforme za biosenzivanje sa ciljem da imamo jeftinu, brzu i termički stabilnu dijagnostiku pogodnu za okruženja sa malim resursima.
Profesor Bruce Turnbull, vodeći autor rada sa Hemijske škole i Astburi Centra za strukturnu molekularnu biologiju na Univerzitetu u Lidsu, rekao je: „Glikani koji su zaista važni za naš imuni sistem i druge biološke procese koji nas održavaju zdravim su takođe iskorišćavaju virusi i toksini da uđu u naše ćelije.
„Naš rad nam omogućava da razumemo kako proteini ljudi i patogeni imaju različite načine interakcije sa istim glikanom. Ovo će nam pomoći da napravimo dijagnostiku i lekove koji mogu da razlikuju humane i patogene proteine.“
Istraživači su koristili kombinaciju enzima i hemijske sinteze da bi uredili strukturu 150 šećera dodavanjem atoma fluora. Fluor je veoma mali, što znači da šećeri zadržavaju svoj isti 3D oblik, ali fluori ometaju kako ih proteini vezuju.
Profesorka Sabine Flitsch, istraživač sa Instituta za biotehnologiju u Mančesteru na Univerzitetu u Mančesteru, rekla je „Jedna od ključnih tehnologija korišćenih u ovom radu je biokataliza, koja koristi enzime za proizvodnju veoma složenih i raznovrsnih šećera potrebnih za biblioteku. Biokataliza dramatično ubrzava povećava potreban sintetički napor i mnogo je zelenija i održivija metoda za proizvodnju potrebnih fluoriranih sondi.“
Otkrili su da se neki od šećera koje su pripremili mogu koristiti za otkrivanje toksina kolere – štetnog proteina koji proizvode bakterije – što znači da se mogu koristiti u jednostavnim, jeftinim testovima, sličnim testovima bočnog protoka, koji se široko koriste za testiranje trudnoće i tokom pandemije COVID-19.
Dr Kristian Hollie, koji je vodio proizvodnju biblioteke fluoro-šećera na Univerzitetu u Lidsu, rekao je: „Koristili smo enzime da brzo sastavljamo blokove fluoro-šećera da bismo napravili 150 različitih verzija biološki važnog glikana. Iznenađeni smo kada smo otkrili koliko dobro prirodni enzimi rade sa ovim hemijski modifikovanim šećerima, što ga čini zaista efikasnom strategijom za otkrivanje molekula koji se mogu selektivno vezati.“
Studija pruža dokaze da se veštački „fluoro-šećeri“ mogu koristiti za fino podešavanje prepoznavanja patogena ili biomarkera ili čak za otkrivanje novih lekova. Oni takođe nude alternativu antitelima u jeftinoj dijagnostici, koja ne zahtevaju testove na životinjama da bi se otkrila i koja su toplotno stabilna.
