تمكن علماء كيمياء في الولايات المتحدة من تطوير طريقة مبتكرة للتحكم في النشاط البيولوجي لجزيء الكوليسترول باستخدام الضوء. ويُعد هذا الإنجاز خطوة متقدمة في مجال التكنولوجيا الحيوية، إذ يتيح للباحثين دراسة وظائف الكوليسترول داخل الخلايا بدقة غير مسبوقة.

ونُشرت نتائج الدراسة في مجلة Journal of the American Chemical Society (JACS).

الكوليسترول: جزيء أساسي يتجاوز سمعته السلبية

يرتبط اسم الكوليسترول غالبا بأمراض القلب والأوعية الدموية، إلا أنه في الواقع عنصر حيوي لا غنى عنه للجسم. فهو:

مكوّن رئيسي لأغشية الخلايا

مادة أساسية في تصنيع العديد من الهرمونات المهمة

يدخل في إنتاج هرمونات مثل الإستروجين والتستوستيرون

ورغم أهميته، لا تزال العديد من جوانب سلوك الكوليسترول داخل الخلية غير مفهومة بشكل كامل.

صعوبة تتبع الكوليسترول داخل الخلايا

أوضح مايكل زوت، الباحث في مرحلة ما بعد الدكتوراه بجامعة بنسلفانيا وأحد مؤلفي الدراسة، أن الكوليسترول يشارك في عدد هائل من العمليات التي تؤثر في الصحة وتطور الأمراض، لكن حجمه الصغير وخصائصه الكيميائية تجعله شديد الصعوبة من حيث الرصد والدراسة المباشرة داخل الخلايا.

من النظائر الوظيفية إلى «الفوتوكوليسترول»

لتجاوز هذه العقبة، يعتمد العلماء عادة على ما يُعرف بـالنظائر الوظيفية، وهي جزيئات تشبه الكوليسترول ولكنها مزودة بعلامات كيميائية لتسهيل تتبعها.

إلا أن الفريق البحثي، بقيادة العالم ديرك تراونر، انتقل خطوة أبعد ونجح في تطوير ما أطلق عليه اسم «الفوتوكوليسترولات»، وهي نظائر للكوليسترول تحتوي على أجزاء حساسة للضوء.

كيف يعمل التحكم الضوئي؟

عند تعريض هذه الجزيئات للضوء، يتغير شكلها البنيوي، مما يسمح بتشغيل أو إيقاف نشاطها البيولوجي. وتوفر هذه التقنية ما يُعرف بـالتحكم المكاني والزماني، أي:

إدخال الجزيء إلى الجسم في حالته غير النشطة

تفعيله فقط في منطقة محددة

التحكم في توقيت نشاطه بدقة عالية.

تفعيل موضعي دون التأثير على الجسم كله

أوضح تراونر أن بعض أنواع الضوء قادرة على اختراق الأنسجة بعمق كافٍ، مما يسمح بتنشيط الجزيئات في موضع محدد دون التأثير على باقي أجزاء الجسم. ويُعد هذا الأمر بالغ الأهمية لتقليل الآثار الجانبية المحتملة في التطبيقات العلاجية.

أداة جديدة لفهم مسارات الكوليسترول

بحسب زوت، تتيح الانتقائية العالية لهذه الجزيئات تطوير أدوات دقيقة للتحكم في نشاط بروتينات بعينها داخل الخلية. ومن المتوقع أن يساعد ذلك في فك شيفرة المسارات المعقدة التي ينتقل عبرها الكوليسترول داخل الخلايا، سواء في الظروف الطبيعية أو المرضية.

آفاق مستقبلية واعدة للتطبيقات الطبية

يخطط العلماء مستقبلا لاستخدام الجزيئات المتحكم بها ضوئيا لرسم خرائط تفصيلية لحركة الكوليسترول داخل الخلايا. كما يعتزمون تطبيق النهج نفسه على أنواع أخرى من الدهون (الليبيدات)، مما قد يمهد الطريق لتطوير استراتيجيات علاجية أكثر دقة تستهدف العمليات الخلوية دون التأثير على الجسم بأكمله.