چگونه ابریشم عنکبوت روزی به درمان سرطان کمک خواهد کرد؟
سرطان یکی از شایع‌ترین و ویرانگرترین بیماری‌ها در جامعه است و یافتن راه‌های جدیدی برای درمان آن چالش علمی دیرینه‌ای است.
پروتئینی به نام p53 نقش مهمی در پاسخ ایمنی بدن دربرابر سرطان دارد و هدف جالبی برای درمان سرطان است. بدن ما برای پیشگیری از رشد و تقسیم کنترل‌نشده سلول‌ها به p53 وابسته است.
پروتئین p53 «نگهبان ژنوم» نامیده می‌شود، زیرا می‌تواند از تبدیل سلول‌های دارای آسیب DNA به سلول‌های سرطانی جلوگیری کند. در عمل، اگر این پروتئین آسیبی را تشخیص دهد که بتواند موجب شود سلول‌ها رشد کرده و تومور ایجاد کنند، آن سلول را غیرفعال می‌کند.
در تقریباً ۶۰ درصد از تمام سرطان‌ها، p53 از بین رفته یا آسیب دیده است و بدین‌ترتیب، رایج‌ترین ویژگی مشترک بین سرطان‌های انسانی است. بنابراین، وارد کردن پروتئین p53 به سلول‌های سرطان راهی مؤثر برای درمان این بیماری است. اگرچه این کار دشوارتر از چیزی است که به نظر می‌رسد.
پروتئین p53 پروتئین نسبتاً بزرگ و سستی است. سلول‌های ما مقادیر زیادی از آن را تولید نمی‌کنند. این پروتئین به‌راحتی تجمع پیدا می‌کند و عملکرد آن متوقف می‌شود. علاوه‌بر‌این، پس از اینکه ساخته می‌شود، به‌سرعت تجزیه می‌شود.
پژوهشگران برای یافتن راه‌حلی برای این مشکل، نحوه برخورد طبیعت با پروتئین‌های مشابه را بررسی کردند.
جالب این است که «اسپیدروین‌ها»، پروتئین‌هایی که عنکبوت برای ساختن ابریشم خود از آن استفاده می‌کند، کمی مانند p53 هستند. آن‌ها نیز بزرگ و سست هستند و به‌راحتی در کنار هم جمع می‌شوند؛ اما برخلاف p53، بخش کوچک و فشرده‌ای (که دامنه نامیده می‌شود) روی آن‌ها را می‌گیرد که بسیار پایدار است و به‌راحتی می‌تواند توسط ماشین‌آلات تولید پروتئین سلولی ساخته شود.
پژوهشگران در مطالعه‌ای که اخیراً در مجله‌ی Structure منتشر شد، بخش کوچکی از پروتئین ابریشم عنکبوت (یک دامنه) را به پروتئین p53 انسانی متصل کردند. وقتی آن‌ها در آزمایشگاه، این پروتئین ترکیبی را به سلول‌ها وارد کردند، سلول‌ها مقادیر بسیار زیادی از آن را تولید کردند. پژوهشگران برای درک علت این مسئله، پروتئین مذکور را با میکروسکوپ الکترونی، شبیه‌سازی‌های کامپیوتری، رزونانس مغناطیسی هسته‌ای و طیف‌سنجی جرمی تجزیه‌و‌تحلیل کردند. این آزمایش‌ها به ما می‌گویند که قسمت‌های مختلف پروتئین در کجا قرار دارند و چگونه با هم کار می‌کنند.
مشاهدات پژوهشگران نشان داد سست‌ترین قسمت پروتئین p53 مانند نخی دور دوک، در اطراف دامنه ابریشم عنکبوت پیچیده شده بود. دامنه ابریشم عنکبوت با چرخاندن پروتئین به این شکل، آن را از دستگاه تولید سلولی بیرون می‌کشید و درنتیجه پروتئین بیشتری تولید می‌شد.
پژوهشگران برای آزمایش این موضوع که آیا پروتئین ترکیبی «ابریشم-پی۵۳» عنکبوت فعال است، آن را درون سلول‌های سرطانی قرار دادند که حاوی ژن‌های گزارشگر بودند. اگر p53 ژن‌هایی را فعال می‌کرد که رشد سلول را متوقف می‌کنند، ژن‌های گزارشگر موجب می‌شدند سلول بدرخشد.
در کمال تعجب، پروتئین ترکیبی، نسبت‌به p53 طبیعی، موجب پاسخ قوی‌تری شد که بدین معنا است که می‌توان از دامنه ابریشم عنکبوت برای افزایش توانایی p53 برای غیرفعال کردن سلول‌های سرطانی استفاده کرد.
البته هیچ‌یک از یافته‌هایی که تاکنون حاصل شده است، به منزله‌ی درمان جدید سرطان نیستند، اما فرصت‌های جدیدی ایجاد می‌کنند: می‌توانیم از این دانش برای طراحی دامنه‌های پروتئینی جدیدی استفاده کنیم که میزان سستی و بی‌ثباتی p53 را کاهش می‌دهند و تولید آن را آسان‌تر می‌کنند.
اگر RNA یعنی الگوی ژنتیکی نحوه ساخت p53 را به سلول‌ها تحویل دهیم، می‌توانیم دامنه‌های اصلاح‌شده ابریشم عنکبوت را برای افزایش توانایی سلول‌ها برای تولید این پروتئین، اضافه کنیم.
پژوهشگران در مراحل بعدی بررسی خواهند کرد که سلول‌های سالم انسان تا چه حد پروتئین‌های ابریشم عنکبوت را تحمل می‌کنند و اینکه آیا اضافه کردن این پروتئین طول عمر پروتئین p53 را درون سلول‌ها افزایش می‌دهد یا خیر.