قفس‌های پروتئینی؛ حامل‌های جدید داروی آتروپین
پژوهشگران ایرانی در مطالعه‌ای محاسباتی، قابلیت دو ساختار نانومقیاس پروتئینی را برای محصورکردن داروی آتروپین بررسی کردند؛ یافته‌ای که می‌تواند زمینه‌ساز پژوهش‌های بیشتر درباره طراحی حامل‌های نانویی دارو باشد، اما اثبات کارایی و ایمنی این ساختارها به آزمایش‌های تجربی نیاز دارد.
به گزارش سیناپرس، پژوهشگران دانشگاه علوم پزشکی تهران و دانشگاه صنعتی امیرکبیر در مطالعه‌ای با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی، امکان محصور کردن داروی آتروپین درون دو نوع قفس نانومقیاس پروتئینی را بررسی کردند. نتایج این پژوهش نشان داد که این ساختارها در شرایط تعریف شده در مدل رایانه‌ای، ظرفیت بالقوه‌ای برای بررسی بیشتر به‌عنوان حامل دارو دارند.
این مطالعه به قلم مازیار بحرینی از دانشگاه علوم پزشکی تهران و روزبه ثابت‌وند از دانشگاه صنعتی امیرکبیر در سال ۲۰۲۶ در مجله علمی Scientific Reports منتشر شده است.
یکی از چالش‌های مهم در طراحی سامانه‌های دارورسانی، حفظ پایداری دارو و کنترل رفتار آن در مسیر رسیدن به محل اثر است. در این زمینه، ساختارهای نانومقیاس توخالی که امکان جای‌دادن مولکول‌های دارویی در فضای داخلی خود را دارند، از جمله گزینه‌های مورد بررسی پژوهشگران هستند.
قفس‌های پروتئینی مورد مطالعه، ساختارهایی با هندسه بیست‌وجهی هستند که از کنار هم قرارگرفتن واحدهای پروتئینی شکل می‌گیرند. فضای داخلی و نظم ساختاری این قفس‌ها می‌تواند آنها را به گزینه‌ای برای بررسی در طراحی حامل‌های دارویی تبدیل کند.
در این پژوهش، رفتار مولکول‌های آتروپین در تعامل با دو قفس پروتئینی با شناسه‌های ساختاری 8ED3 و 8XB8 بررسی شد. آتروپین دارویی است که در برخی کاربردهای چشم‌پزشکی و درمان بعضی مسمومیت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
پژوهشگران برای بررسی این تعاملات از روش شبیه‌سازی دینامیک مولکولی استفاده کردند. در این روش، حرکت اتم‌ها و برهم‌کنش میان آنها با کمک مدل‌های رایانه‌ای محاسبه می‌شود تا رفتار یک سامانه مولکولی در طول زمان مورد مطالعه قرار گیرد.
در مرحله نخست، مدل‌های اتمی قفس‌های پروتئینی و مولکول‌های آتروپین آماده شد و سپس رفتار آنها در محیط آبی شبیه‌سازی شد. دمای سامانه در فرایند آماده سازی و تعادل به حدود ۳۰۰ کلوین، معادل ۲۷ درجه سانتی‌گراد رسید و پس از آن تغییرات ساختاری و فرایند محصور شدن دارو بررسی شد.
در مدل‌های محاسباتی این مطالعه، برای هر سامانه هزار مولکول دارو در نظر گرفته شد؛ با این حال، این عدد به طراحی شبیه‌سازی مربوط است و نباید آن را معادل ظرفیت اثبات‌شده قفس‌ها برای حمل دارو در شرایط واقعی دانست.
بر اساس نتایج گزارش شده، هر دو ساختار پروتئینی در شرایط شبیه‌سازی‌شده، رفتاری سازگار با محصور شدن آتروپین نشان دادند. پژوهشگران همچنین شاخص‌های مربوط به انرژی سامانه را بررسی کردند و نتایج را در ارزیابی پایداری ساختارهای مدل‌سازی‌شده به کار گرفتند. این یافته‌ها نشان می‌دهد که قفس‌های پروتئینی بررسی‌شده می‌توانند گزینه‌هایی برای مطالعات تکمیلی درباره محصورسازی دارو باشند؛ با این حال، نتایج شبیه‌سازی به‌تنهایی اثبات نمی‌کند که این ساختارها در بدن نیز به همان شکل عمل خواهند کرد.
در صورت تأیید عملکرد این قفس‌ها در مطالعات بعدی، ممکن است بتوان از آنها در طراحی سامانه‌های جدید دارورسانی بهره گرفت. چنین سامانه‌هایی با هدف محصورکردن مولکول‌های دارویی و بررسی امکان کنترل بهتر پایداری و آزادسازی آنها طراحی می‌شوند.
به نقل از ایسنا، این پژوهش در مرحله محاسباتی انجام شده و نتایج آن به معنای اثبات عملکرد یک سامانه دارورسانی در بدن انسان نیست. در محیط واقعی بدن، وجود یون‌ها، پروتئین‌های دیگر و فرایندهای زیستی پیچیده می‌تواند بر پایداری قفس‌های پروتئینی و رفتار مولکول دارو اثر بگذارد. در این مطالعه، محیط آبی شبیه‌سازی‌شده فاقد نمک بود و از این نظر، بازنمایی کاملی از شرایط فیزیولوژیک بدن محسوب نمی‌شود.
برای ارزیابی قابلیت کاربردی این ساختارها، باید در مراحل بعدی امکان ساخت آنها در آزمایشگاه، میزان واقعی محصورسازی دارو، پایداری در محیط زیستی، چگونگی و سرعت آزادسازی دارو و همچنین ایمنی و سازگاری زیستی حامل‌ها بررسی شود. بنابراین، یافته‌های این پژوهش شواهد محاسباتی اولیه‌ای درباره ظرفیت بالقوه دو نوع قفس نانومقیاس پروتئینی برای محصورکردن آتروپین فراهم می‌کند؛ ظرفیتی که تأیید آن به مطالعات آزمایشگاهی و بررسی‌های تکمیلی وابسته است.
