نانو بادی شتر: ابزارهای کوچک برای تغییر پزشکی
Aungshuman Das Gupta
نانوبادی‌های شتر که به عنوان VHHهای تک‌دامنه‌ای نیز شناخته می‌شوند، قطعات آنتی‌بادی جذابی هستند که از شتر، لاما و آلپاکا به دست می‌آیند. برخلاف آنتی‌بادی‌های معمولی، این مولکول‌های منحصربه‌فرد فاقد زنجیره سبک هستند و تنها از یک دامنه متغیر زنجیره سنگین (VHH) تشکیل شده‌اند. این به آنها چندین مزیت کلیدی می دهد و آنها را به ابزارهای ارزشمندی در زمینه های مختلف علمی تبدیل می کند.
آنتی بادی شتر و نانوبادی
این قطعات آنتی‌بادی منحصربه‌فرد که از شتر، لاما و آلپاکا به دست می‌آیند، به دلیل خواص استثنایی خود، پتانسیل بسیار زیادی دارند:
اندازه کوچک و ساختار ساده: آنها 10 برابر کوچکتر از آنتی بادی های معمولی هستند و اجازه نفوذ عمیق تر به بافت و دسترسی به اپی توپ های پنهان را می دهند.
میل و ویژگی آنتی ژنی بالا: آنها در تشخیص اپی توپ های مختلف، از جمله اپی توپ های پیچیده و ساختاری، برتری دارند.
پایداری و زیست سازگاری: مقاومت آنها در برابر شرایط سخت و ایمنی زایی کم آنها را برای کاربردهای درمانی ایده آل می کند.
بیان و مهندسی نوترکیب: سهولت تولید و تطبیق پذیری آنها در ادغام با سایر حوزه های کاربردی، کاربردهای متنوعی را تسهیل می کند.
این مزایا باعث پیشرفت سریع در زمینه های مختلف علمی، به ویژه در تشخیص و درمان می شود:
تشخیص:
ایمونواسی برای نشانگرهای زیستی بیماری: نانوبادی‌ها برای تشخیص فوق حساس نشانگرهای بیماری، به تشخیص زودهنگام و پزشکی شخصی کمک می‌کنند.
کاوشگرهای تصویربرداری in vivo: آنها به عنوان عوامل تصویربرداری بسیار اختصاصی برای تومورها عمل می کنند و امکان تشخیص زودهنگام و نظارت بر پیشرفت سرطان را فراهم می کنند.
حسگرهای زیستی برای نظارت بر محیط زیست: پایداری و ویژگی هدف آنها آنها را برای شناسایی آلاینده ها و سموم محیطی ایده آل می کند.
درمان:
عوامل خنثی کننده: نانو بادی ها می توانند ویروس ها، سموم و مولکول های مضر را خنثی کنند و راه های امیدوارکننده ای را برای درمان بیماری های عفونی و اختلالات خود ایمنی ارائه دهند.
تحویل دارو: آنها می توانند به عنوان ابزار حمل هدفمند عمل کنند و داروها را به طور خاص به بافت های بیمار هدایت کنند و در عین حال عوارض جانبی را به حداقل برسانند.
تعدیل فعل و انفعالات پروتئین-پروتئین: توانایی آنها در تداخل با فعل و انفعالات پروتئینی خاص، پتانسیلی برای درمان بیماری های مختلف از جمله سرطان و اختلالات عصبی دارد.
پیشرفت های اخیر:
این رشته شاهد پیشرفت های هیجان انگیزی در زمینه های مختلف بیماری است:
سرطان: نانوبادی‌های دو گونه‌ای که نشانه‌های سرطانی متعدد را هدف قرار می‌دهند، ترکیبات نانوجسمی-دارویی برای درمان هدفمند، و تصویربرداری مبتنی بر نانو جسم برای تشخیص زودهنگام به طور فعال در حال بررسی هستند. بیماری‌های خودایمنی: نانوبادی‌ها برای خنثی کردن سیتوکین‌های التهابی و تعدیل پاسخ‌های ایمنی طراحی می‌شوند و امیدی برای بیماری‌هایی مانند آرتریت روماتوئید و لوپوس ایجاد می‌کنند.
بیماری‌های عفونی: خنثی‌سازی نانو بادیها در برابر ویروس‌هایی مانند SARS-CoV-2 و هدف قرار دادن عوامل بیماری‌زایی در باکتری‌هایی مانند MRSA، راه‌های امیدوارکننده‌ای برای درمان‌های آینده است.
سایر بیماری‌ها: تحقیقات برای بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی مانند آلزایمر و پارکینسون، و همچنین بیماری‌های قلبی عروقی، با استفاده از نانو بادیها برای هدف قرار دادن پروتئین‌های خاص مرتبط با بیماری ادامه دارد.
چالش ها و مسیرهای آینده:
با وجود پیشرفت قابل توجه، برخی از چالش ها باقی مانده است:
رپرتوار اپی توپ محدود: در حالی که در اپی توپ های پیچیده برتری دارد، تشخیص نانوجسمی از اپی توپ های خطی نیاز به کاوش بیشتری دارد.
انسان کردن برای استفاده درمانی: انسانی کردن نانوبادی ها برای کاهش ایمنی زایی گاهی اوقات می تواند بر میل یا پایداری آنها تأثیر بگذارد.
تولید در مقیاس بزرگ: بهینه سازی تولید مقرون به صرفه برای تولید در مقیاس بزرگ برای کاربردهای بالینی گسترده تر بسیار مهم است.
نتیجه:
تحقیقات نانو بادی های شتر یک زمینه به سرعت در حال تکامل با پتانسیل بسیار زیاد برای تغییر رشته های مختلف علمی است. ویژگی‌های منحصر به فرد و کاربردهای متنوع آنها را تبدیل به یک تغییردهنده بازی در تشخیص، درمان و فراتر از آن کرده است. نانو بادیها با پرداختن به چالش‌های کنونی و کاوش راه‌های جدید، قول می‌دهند که پیشرفت‌های پیشگامانه‌تری را در آینده ارائه کنند و راه را برای فردایی سالم‌تر و روشن‌تر هموار کنند.
References:
- Davenport, G. M., et al. (2018). Camelid nanobodies: Beyond antibodies. Current Opinion in Biotechnology, 54, 117-124.
- De Genst, E., et al. (2014). Engineering and in vivo applications of camelid single-domain antibody-fragments. Current Opinion in Drug Discovery & Development, 17(3), 341-350.
- Desmyter, A., et al. (2015). Nanobodies: Expanding the arsenal for molecular and cellular biology. Journal of Molecular Biology, 427(24), 3676-3696.
- Dumoulin, M., et al. (2011). Single-domain antibody fragments: modular effectors of diverse biological activities. Drug Discovery Today, 16(17-18), 667-678.
- Muyldermans, S. (2013). Nanobodies: natural single-domain antibodies. Annual Review of Biochemistry, 82, 137-177.
- Muyldermans, S., et al. (2001). Camelid heavy-chain antibodies: versatile nanoprobes for antigen detection and targeting. Trends in Biotechnology, 19(10), 428
