طريقة جديدة تمسك انزيم التليف الكيسي الالتهابي اثناء العمل

يقع الاشخاص المصابون بامراض الرئة المزمنة مثل التليف الكيسي في حلقة مفرغة: العدوى تسبب التهابا, فتهرع خلايا المناعة الى المجاري التنفسية, لكن خلال هذه العملية لقتل البكتيريا المسببة للعدوى, تبقى بعض الانزيمات مرتبطة بخلايا المناعة التي افرزتهم¸ مما يؤدي الى المزيد من الانسجة المتضررة والالتهاب. هناك طريقة جديدة تسمح للباحثين لمتابعة نشاط هذا الانزيم الالتهابي في خلايا المريض. هذه الطريقة, والتي تعتمد على عدة طرق تألقية, يمكن ان تساعد على متابعة كيفية استجابة المرضى للعلاج
(ACS Cent. Sci. 2019, DOI: 10.1021/acscentsci.8b00933).

لقد طور كارتسن شولتز وزملاؤه من جامعة اوريغون للعلوم والصحة هذه الطريقة لقياس نشاط كاثيبسن ج وهو واحد من الانزيمات البروتينية التي تفرزها الخلايا المناعية مثل نيوتروفيل (العدلات). بالرغم من ان الدراسات السابقة فحصت انزيمات اخرى, الا ان شولتز اراد معرفة ما اذا كان كاثيبسن ج من الانزيمات التي تلتصق بسطح الخلايا وبالتالي يمكن اعتباره كمؤشر على الالتهاب. الدراسات السابقة حللت عينات سريرية باستخدام تعداد الخلايا بالجريان, وهي طريقة تصنيف خلوية, للكشف عن وجود انزيمات بروتينية ذات علاقة, او استخدام المجهر البؤري لقياس نشاطية الانزيم. لكن استخدام تعداد الخلايا الجرياني وحده لا يكشف ما اذا كان الانزيم السطحي نشط - مما يؤدي الى الالتهاب- والطريقة المجهرية تحتاج الى عدة ساعات لعمل عينة واحدة, مما يجعلها طريقة غير مجدية للاستخدامات السريرية الروتينية.

في الدراسة الجديدة, تتبع الفريق كاثيبسن ج بطريقة تستخدم للكشف عن التفاعلات البيبتيدية, الانتقال الطاقي الرنيني ل فورستر (FRET), وفيه ينقل مسبار تألقي الطاقة لمسبار اخر عندما تكون المسافة بينهما قريبة بصورة تسمح بالانتقال, مما يؤدي الى حدوث التوهج عند اطوال موجية محددة. لقد اختار الفريق بيبتيد يمكن ل كاثيبسن ج ان يشقه, اضافوا علامة ليبيدية لكي تستهدف الغشاء الخلوي, ومثبتة على مركبين حساسين للضوء قريبين من بعضهما البعض. عندما يكون كاثيبسن ج المرتبط بالغشاء نشطا ويهضم البيبتيد, ينشق الجزئين المتألقين مما يغير من الاشارة المنبعثة.

لاستخدام هذه التقنية, قام الباحثون اولا بعزل كاثيبسن ج من الخلايا المنتجة له عن الخلايا الاخرى في عينات اللعاب باستخدام تعداد الخلايا الجرياني من اشخاص يعانون او لا يعانون من التليف الكيسي. ثم قاموا بفحص العدلات بطريقة الانتقال الطاقي الرنيني ل قورستر (FRET) ووجدوا ان الخلايا للاشخاص المصابين بالتليف الكيسي اظهرت وجود كاثيبسن ج بمقدار ثلاثة اضعاف ما اظهرته عينات الضبط.

في مثل حالة التليف الكيسي حيث ان الالتهاب موجود بالفعل, فان فحصا كهذا “يمكن ان يساعد لمتابعة الاستجابة لعقار” حسب شولتز, لكن في امراض رئوية اخرى مثل مرض الانسداد الرئوي المزمن, فان الفحص “يمكن ان يساعد بالانتباه الى اشارات التهابية مبكرة” لالتقاط الحالة والتتبع المبكر للمرض.

ان قرن التعداد الخلوي الجرياني مع الفحص التألقي لنشاط الانزيم يعد ممكنا للاستخدام السريري, يقول ماثيو جويرا , وهو طالب دراسات عليا ب جامعة هيديلبيرغ ومؤلف مشارك بالدراسة. لان الطريقة تفحص مؤشرات التهابية شائعة, فيمكن تبنيها لحالات اخرى مثل الروماتيزم, يضيف جويرا.

ان النتائج من من العينات السريرية مشابهة لنتائج متوفرة من طرق اخرى مثل فحوصات المجهر البؤري, يقول ماثيو بوجيومن جامعة ستانفورد, والذي درس نشاط الانزيم في انظمة بيولوجية لكنه لم يشارك بهذه الدراسة. تتمثل قوة هذه الدراسة بانه يمكن استخدامها على عينات سريرية, مما يسمح بالتشخيص بوقت اسرع مما هو ممكن باستخدام المجهر البؤري.