كيميرات التحلل المعتمدة على الأجسام المضادة
AbTACs
ما هي AbTACs؟
كيميرات التحلل المعتمدة على الأجسام المضادة هي فئة حديثة من تقنيات التحلل المستهدف للبروتين تستخدم أجسامًا مضادة ثنائية التخصص لجمع بروتين موجود على سطح الخلية مع إنزيم يوبيكويتين من نوع E3 موجود أيضًا في الغشاء الخلوي، مما يؤدي إلى إدخال البروتين المستهدف إلى الخلية ثم التخلص منه.
Antibody-Based PROTACs
ويُختصر اسمها إلى:
AbTACs
ظهرت هذه التقنية كوسيلة لتوسيع مفهوم التحلل المستهدف إلى بروتينات سطح الخلية التي يصعب استهدافها باستخدام الجزيئات الصغيرة التقليدية أو تقنيات PROTAC الكلاسيكية.
تتميز AbTAC عن كثير من تقنيات التحلل المستهدف بأنها مبنية بالكامل تقريبًا من بروتينات مؤتلفة، وبصورة خاصة من جسم مضاد ثنائي التخصص يستطيع التعرف على هدفين مختلفين في الوقت نفسه.
الهدف الأول هو البروتين المراد التخلص منه.
أما الهدف الثاني فهو إنزيم E3 موجود على سطح الخلية.
عندما يجمع الجسم المضاد الاثنين معًا تبدأ سلسلة من الأحداث تؤدي إلى اختفاء البروتين المستهدف من سطح الخلية وتحلله.
لماذا ظهرت تقنية AbTAC؟
تعتمد معظم الأدوية التقليدية على تثبيط نشاط البروتين.
قد يدخل الدواء إلى جيب في الإنزيم ويمنعه من العمل، أو يرتبط بالمستقبل ويمنع وصول المادة المنشطة إليه.
لكن العديد من البروتينات المهمة طبيًا توجد على سطح الخلية ولا تحتوي على مواقع مناسبة للجزيئات الصغيرة.
قد يكون من الممكن الارتباط بها بواسطة جسم مضاد، لكن مجرد ارتباط الجسم المضاد بها لا يضمن التخلص منها.
ظهرت تقنيات التحلل المستهدف لتقديم حل مختلف.
بدل السؤال:
كيف نوقف البروتين؟
أصبح السؤال:
كيف نجعل الخلية تتخلص من البروتين بالكامل؟
كانت PROTAC من أشهر التقنيات التي أجابت عن هذا السؤال بالنسبة إلى البروتينات الموجودة داخل الخلية.
لكن البروتينات الغشائية ظلت تحديًا.
وجاءت AbTAC لتوجيه منظومة التحلل نحو هذه الفئة من البروتينات.
ما هو الجسم المضاد ثنائي التخصص؟
الأجسام المضادة الطبيعية تتعرف عادة على مستضد محدد.
أما الجسم المضاد ثنائي التخصص فيتم تصميمه بحيث يستطيع التعرف على هدفين مختلفين.
Bispecific Antibody
في AbTAC يكون أحد الذراعين مصممًا للارتباط بالبروتين المراد التخلص منه.
أما الذراع الآخر فيرتبط بإنزيم E3 غشائي.
وبذلك يتحول الجسم المضاد إلى جسر جزيئي يجمع بروتينين لم يكونا بالضرورة سيتفاعلان طبيعيًا بهذه الطريقة.
هذه الفكرة جزء من مجال أوسع يسمى علم أدوية القرب المستحث.
Induced Proximity Pharmacology
فالتأثير الدوائي لا ينتج فقط من ارتباط الدواء بالهدف، بل من إجبار هدفين على الاقتراب من بعضهما حتى تحدث عملية خلوية جديدة.
ما هي إنزيمات E3؟
تعد إنزيمات E3 جزءًا مهمًا من منظومة اليوبيكويتين.
E3 Ubiquitin Ligases
تساعد هذه الإنزيمات على تحديد البروتينات التي ستخضع لإضافة اليوبيكويتين.
Ubiquitin
يمكن أن يؤدي ارتباط اليوبيكويتين بالبروتين إلى نتائج عديدة تختلف بحسب نوع اليوبيكويتنة والبروتين والموقع الخلوي.
في PROTAC التقليدية يؤدي تجنيد E3 في كثير من الحالات إلى إضافة سلاسل يوبيكويتين ثم نقل البروتين إلى البروتيازوم.
أما في AbTAC الأصلية فيتم استخدام إنزيم E3 موجود في غشاء الخلية، ويؤدي تجميعه مع البروتين المستهدف إلى إدخال الهدف ونقله نحو مسار التحلل داخل الخلية.
ما هو RNF43؟
كان أول إنزيم E3 استُخدم في منصة AbTAC هو:
RNF43
وهو إنزيم يوبيكويتين غشائي يحتوي على جزء خارج الخلية يمكن للأجسام المضادة الوصول إليه، وجزء داخل الخلية يحتوي على نطاق مسؤول عن نشاط E3.
يؤدي RNF43 بصورة طبيعية دورًا مهمًا في تنظيم مسار إشارات:
Wnt
ومن وظائفه المعروفة تنظيم مستقبلات من عائلة:
Frizzled
رأى الباحثون أن وجود جزء واضح من RNF43 خارج الخلية يجعله مناسبًا لتطوير جسم مضاد يستطيع الإمساك به.
وبذلك يمكن استغلال RNF43 كآلة خلوية لإزالة بروتين آخر من سطح الخلية.
اكتشاف AbTAC
قُدمت منصة AbTAC بصورة بارزة في دراسة نشرها آدم كوتون وزملاؤه من مجموعة جيمس ويلز في مجلة Journal of the American Chemical Society عام 2021.
طور الباحثون جسمًا مضادًا ثنائي التخصص يستطيع الارتباط في الوقت نفسه بإنزيم:
RNF43
وبالبروتين المناعي:
PD-L1
كان الهدف هو اختبار ما إذا كان إجبار RNF43 على الاقتراب من PD-L1 سيؤدي إلى إزالة PD-L1 من سطح الخلية.
أثبتت التجارب أن هذه الاستراتيجية نجحت، وأدت إلى إدخال PD-L1 وتحلله بصورة اعتمدت بصورة رئيسية على المسار الليسوسومي.
أطلق الباحثون على هذه المنصة اسم:
AbTAC
اختيار PD-L1 كأول هدف
يعد:
PD-L1
أحد أهم البروتينات الموجودة على سطح العديد من الخلايا السرطانية.
Programmed Death-Ligand 1
يرتبط PD-L1 بالمستقبل:
PD-1
الموجود على الخلايا التائية.
يمكن لهذا التفاعل أن يقلل نشاط الخلايا التائية ويساعد بعض الأورام على تجنب الهجوم المناعي.
لهذا أصبحت منظومة PD-1 وPD-L1 من أهم أهداف العلاج المناعي للسرطان.
توجد بالفعل أجسام مضادة علاجية تمنع هذه العلاقة.
لكن الباحثين في AbTAC طرحوا سؤالًا مختلفًا.
ماذا لو لم نكتف بمنع PD-L1، بل جعلنا الخلية تتخلص منه؟
تصميم أول AbTAC
احتاج الباحثون أولًا إلى جسم مضاد يرتبط بالجزء الخارجي من:
RNF43
استخدموا تقنية عرض العاثيات لاكتشاف أجسام مضادة قادرة على ذلك.
Phage Display
تم التعرف على جسم مضاد مناسب أطلق عليه:
R3
وكان قادرًا على الارتباط بالجزء الخارجي من RNF43.
أما الذراع الآخر من الجسم المضاد الثنائي فاعتمد على جسم مضاد يتعرف على PD-L1.
استخدم الباحثون جزءًا مبنيًا على الجسم المضاد العلاجي:
Atezolizumab
ثم تم تجميع الذراعين ضمن جسم مضاد ثنائي التخصص.
أطلق على أحد أهم المركبات الناتجة:
AC-1
كيف يعمل AC-1؟
يرتبط أحد ذراعي AC-1 ببروتين PD-L1 الموجود على سطح الخلية.
ويرتبط الذراع الآخر بإنزيم RNF43.
يتكون بذلك مركب يجمع:
PD-L1
AC-1
RNF43
يجعل هذا التقارب البروتين المستهدف قريبًا من آلة خلوية مرتبطة باليوبيكويتنة والإدخال الخلوي.
تبدأ عملية نقل المركب من سطح الخلية إلى الداخل.
Endocytosis
ثم يصل البروتين المستهدف إلى أجزاء من النظام الإندوسومي.
وفي النهاية يتم توجيهه إلى الليسوسومات.
Lysosomes
تحتوي الليسوسومات على بيئة حمضية وإنزيمات قادرة على تحليل البروتينات.
وبذلك تنخفض كمية PD-L1 الموجودة على سطح الخلية.
هل تستخدم AbTAC البروتيازوم أم الليسوسوم؟
هذه إحدى النقاط المهمة في فهم التقنية.
الاسم AbTAC مستوحى من:
PROTAC
لكن أول AbTAC لم يؤد إلى التخلص من PD-L1 بالطريقة البروتيازومية التقليدية المعروفة في PROTAC.
أظهرت التجارب أن التحلل كان معتمدًا بصورة أساسية على الليسوسومات.
وهذا يجعل آلية AbTAC الأصلية من الناحية النهائية أقرب إلى تقنيات التحلل الليسوسومي، رغم أنها تستخدم إنزيم E3 غشائيًا كبداية لعملية الاستهداف.
لاحقًا اتضح أن المسار المستخدم قد يختلف بحسب إنزيم E3 والهدف والتصميم المستخدم.
وفي بعض الأنظمة المعتمدة على إنزيمات غشائية أخرى ظهرت مساهمة للمسارين الليسوسومي والبروتيازومي.
ما مقدار تحلل PD-L1؟
أظهرت الدراسة الأصلية أن AC-1 يستطيع خفض مستوى PD-L1 في عدة خطوط خلوية سرطانية.
في أحد النماذج الرئيسية وصل الحد الأقصى للتحلل إلى نحو 63 بالمئة بعد العلاج.
كما بلغ التركيز الذي يحقق نصف الحد الأقصى من التحلل بضعة نانومولات في النموذج المستخدم.
كانت هذه النتائج مهمة لأنها أثبتت أن الجسم المضاد الثنائي لا يعمل كحاجب لمستقبل فقط، بل يمكنه إعادة توجيه البروتين إلى آلية التخلص الخلوي.
إنزيم ZNRF3
لم يتوقف تطوير المنصة عند:
RNF43
في دراسة لاحقة عام 2022 اختبر الباحثون إنزيمًا غشائيًا قريبًا منه يعرف باسم:
ZNRF3
Zinc and Ring Finger 3
يشارك ZNRF3 أيضًا في تنظيم إشارات Wnt وله جزء خارج الخلية يمكن استهدافه بواسطة الأجسام المضادة.
تمكن الباحثون من تطوير AbTACs تستغل ZNRF3 لتحفيز التخلص من بروتينات سطحية.
وكان هذا مهمًا لأنه أثبت أن المنصة لا تحتاج إلى الاعتماد على إنزيم E3 واحد فقط.
كلما اكتُشفت إنزيمات E3 غشائية إضافية مناسبة، اتسعت أنواع الخلايا والأهداف الممكن استهدافها.
استهداف EGFR
كان من أهم الأهداف التي استُخدمت لتوسيع المنصة:
EGFR
Epidermal Growth Factor Receptor
يعد EGFR مستقبلًا غشائيًا مهمًا في تنظيم نمو الخلايا.
ويكون مفرط النشاط أو متحورًا في العديد من أنواع السرطان.
توجد أدوية عديدة تستهدف EGFR، تشمل الأجسام المضادة والمثبطات الصغيرة.
لكن AbTAC تطرح استراتيجية مختلفة.
بدل منع نشاط المستقبل فقط، يتم إجباره على مغادرة سطح الخلية ثم الدخول في مسار التحلل.
أثبتت الدراسات اللاحقة إمكانية استخدام AbTACs تعتمد على RNF43 أو ZNRF3 لتحفيز تحلل EGFR في نماذج خلوية.
أهمية موضع ارتباط الجسم المضاد
من النتائج المهمة جدًا التي ظهرت أثناء تطوير الجيل الثاني من AbTAC أن قوة الارتباط ليست العامل الوحيد الذي يحدد نجاح التحلل.
قد نتوقع أن الجسم المضاد الأقوى ارتباطًا يعطي دائمًا أفضل تحلل.
لكن الدراسات لم تجد هذه العلاقة بصورة مطلقة.
وجد الباحثون أن الموقع الذي يرتبط به الجسم المضاد على:
RNF43
أو:
ZNRF3
وعلى البروتين المستهدف قد يكون أهم من قوة الارتباط وحدها.
Epitope
يمكن لجسمين مضادين أن يرتبطا بالبروتين نفسه بقوة متقاربة، لكن أحدهما يؤدي إلى تحلل قوي والآخر يؤدي إلى تحلل ضعيف.
السبب هو أن الموقع الهندسي للارتباط يحدد الطريقة التي يقترب بها البروتين المستهدف من إنزيم E3.
هندسة المركب الثلاثي
يجب أن يتكون أثناء عمل AbTAC تجمع مناسب بين:
إنزيم E3 الغشائي.
الجسم المضاد الثنائي.
البروتين المستهدف.
Ternary Complex
لا يكفي أن تكون جميع المكونات مرتبطة ببعضها.
يجب أن تكون الزاوية والمسافة والمرونة مناسبة حتى يستطيع النظام الخلوي التعامل مع البروتين المستهدف.
لهذا أصبحت هندسة الجسم المضاد عنصرًا أساسيًا في تطوير AbTAC.
عدد الأذرع واتجاهها ومرونة الوصلات ومواقع الارتباط كلها عوامل يمكن أن تغير كفاءة التحلل.
التكافؤ الجزيئي
Valency
يمكن أن يحتوي تصميم الجسم المضاد على عدد مختلف من مواقع الارتباط.
قد يرتبط التصميم بجزيء واحد من الهدف وإنزيم واحد من E3.
وقد يحتوي على أكثر من موقع ارتباط.
كشفت دراسات هندسة AbTAC أن تغيير التكافؤ وترتيب الأذرع يمكن أن يغير كفاءة إزالة البروتين.
ولا يوجد تصميم واحد مثالي لجميع الأهداف.
يجب تحسين البنية بصورة مستقلة تقريبًا لكل بروتين وإنزيم E3 مستخدم.
لماذا تعتبر AbTAC مناسبة لبروتينات سطح الخلية؟
تواجه الجزيئات الصغيرة مشكلة في استهداف بعض البروتينات الغشائية.
قد يكون معظم البروتين موجودًا خارج الخلية ولا يحتوي الجزء الداخلي منه إلا على عدد قليل من الأحماض الأمينية.
في هذه الحالة يصبح تصميم PROTAC صغيرة تدخل الخلية وترتبط بالبروتين من الداخل صعبًا.
أما AbTAC فتعمل من خارج الخلية.
يستطيع الجسم المضاد التعرف على المنطقة الخارجية للبروتين مباشرة.
وبذلك لا يحتاج المركب إلى عبور غشاء الخلية قبل أن يرتبط بهدفه.
هذه واحدة من أهم المزايا التي توفرها المنصة.
الفرق بين AbTAC وPROTAC
PROTAC التقليدية غالبًا عبارة عن جزيء صغير ثنائي الوظيفة.
يرتبط أحد طرفيه بالبروتين المطلوب تدميره داخل الخلية.
ويرتبط الطرف الآخر بإنزيم E3 داخل الخلية.
يتم وضع اليوبيكويتين على البروتين ثم إرساله في العادة إلى البروتيازوم.
أما AbTAC الأصلية فهي جسم مضاد ثنائي التخصص.
تعمل بصورة أساسية على بروتينات سطح الخلية.
وتجند إنزيم E3 غشائيًا مثل RNF43 أو ZNRF3.
ثم يتم إدخال البروتين المستهدف إلى الخلية وتحليله، وكان المسار الليسوسومي هو الطريق الرئيسي في النموذج الأصلي.
الفرق بين AbTAC وLYTAC
تتشابه التقنيتان في قدرتهما على التخلص من بروتينات سطح الخلية وفي استخدام المسار الليسوسومي في العديد من التصميمات.
لكن طريقة بدء العملية مختلفة.
LYTAC
تربط البروتين المستهدف بمستقبل معروف بقدرته على نقل الحمولة إلى الليسوسوم.
من المستقبلات المستخدمة:
CI-M6PR
ASGPR
أما AbTAC فتجند إنزيم E3 غشائيًا.
مثل:
RNF43
ZNRF3
وبذلك تعتمد AbTAC على منظومة اليوبيكويتين المرتبطة بالإنزيم الغشائي إضافة إلى الإدخال الخلوي.
هناك فرق آخر في البنية.
الجيل الأصلي من LYTAC استخدم أجسامًا مضادة مرتبطة كيميائيًا بمجموعات سكرية تستهدف المستقبل.
أما AbTAC الأصلية فكانت جسمًا مضادًا ثنائي التخصص مؤتلفًا بالكامل.
الفرق بين AbTAC وPROTAB
يوجد مفهوم قريب جدًا يسمى:
PROTAB
Proteolysis-Targeting Antibody
تعتمد PROTABs أيضًا على أجسام مضادة ثنائية التخصص تجند إنزيمات E3 غشائية مثل RNF43 وZNRF3.
استخدمت دراسات PROTAB هذا المبدأ لاستهداف بروتينات مثل:
IGF1R
HER2
PD-L1
يوجد تداخل مفاهيمي كبير بين AbTAC وPROTAB.
لكن المصطلحين ظهرا من منصات ودراسات مستقلة بتصميمات وأهداف مختلفة.
ولهذا من الأفضل التعامل مع PROTAB كتقنية قريبة جدًا من AbTAC ضمن العائلة الأوسع للتحلل المستهدف للبروتينات الغشائية بواسطة إنزيمات E3 السطحية، وليس اعتبار الاسمين متطابقين تمامًا.
ملاحظة حول اسم AbTAC في الأدبيات
توجد مشكلة اصطلاحية مهمة.
المعنى الأصلي لـAbTAC الذي قدمته مجموعة ويلز عام 2021 يشير إلى جسم مضاد ثنائي التخصص مؤتلف يجمع البروتين السطحي مع إنزيم E3 غشائي.
لكن بعض الدراسات الأخرى استخدمت تعبير:
Antibody-Based PROTAC
لوصف أجسام مضادة مرتبطة كيميائيًا بمكونات صغيرة تجند إنزيمات E3 داخل الخلية.
على سبيل المثال ظهرت تصميمات ترتبط فيها أجسام مضادة مثل سيتوكسيماب مع مجندات لإنزيمات E3.
هذه المنصات ليست مطابقة ميكانيكيًا لـAbTAC الأصلية.
لذلك عند استخدام اسم AbTAC من الأفضل تحديد المقصود.
في هذا الموضوع يُقصد بالاسم المنصة الأصلية القائمة على الأجسام المضادة ثنائية التخصص وإنزيمات E3 الغشائية.
AbTAC وسرطان الرئة
يشكل EGFR هدفًا مهمًا في سرطان الرئة غير صغير الخلايا.
Non-Small Cell Lung Cancer
يمكن أن تؤدي طفرات EGFR إلى تنشيط الإشارات المحفزة للنمو.
وقد طُورت عدة أجيال من مثبطات EGFR.
لكن الخلايا السرطانية تستطيع تطوير مقاومة بواسطة طفرات إضافية أو تغيرات في مسارات الإشارات.
يطرح التحلل الكامل للمستقبل استراتيجية مختلفة عن تثبيط نشاطه الإنزيمي فقط.
ولهذا أصبح EGFR أحد النماذج الرئيسية لدراسة AbTAC ومنصات التحلل الغشائي الأخرى.
لكن التطبيقات المنشورة ما تزال قبل سريرية.
AbTAC والعلاج المناعي للسرطان
يعد استهداف PD-L1 أحد أكثر تطبيقات المنصة وضوحًا.
العلاجات الحالية المضادة لـPD-L1 تمنع تفاعل البروتين مع PD-1.
أما AbTAC فتستهدف خفض كمية PD-L1 الموجودة على سطح الخلية نفسها.
نظريًا قد يمنح ذلك تأثيرًا مختلفًا عن مجرد حجب موقع الارتباط.
فإزالة البروتين قد تمنع وظائف متعددة له، بما فيها وظائف لا تعتمد بصورة كاملة على التفاعل مع PD-1.
لكن هذه الفائدة النظرية تحتاج إلى إثبات سريري.
ولا تزال الأجسام المضادة التقليدية المثبطة لنقاط التفتيش المناعي هي العلاجات المعتمدة في هذا المجال.
إمكان الاستهداف الانتقائي للأورام
من الأفكار المثيرة في استخدام إنزيمات E3 الغشائية اختلاف مستويات التعبير عنها بين الأنسجة.
قد تكون بعض الإنزيمات مرتفعة في نوع محدد من الأورام.
إذا كان AbTAC يعتمد على إنزيم E3 مرتفع في الورم ومنخفض في الأنسجة الأخرى، فقد يصبح التحلل أكثر انتقائية.
يحظى:
RNF43
و:
ZNRF3
باهتمام خاص بسبب علاقتهما بتنظيم مسار Wnt.
يمكن أن يحدث اضطراب في هذا المسار في بعض سرطانات القولون وغيرها.
ولهذا تدرس إمكانية استغلال أنماط التعبير المختلفة لإنزيمات E3 لتحقيق انتقائية نسيجية أفضل.
هل تؤثر AbTAC على مسار Wnt؟
لأن RNF43 وZNRF3 يؤديان أدوارًا طبيعية في تنظيم Wnt، ظهر سؤال مهم.
هل يؤدي ربطهما باستمرار بواسطة AbTAC إلى تعطيل وظائفهما الطبيعية وتغيير إشارات Wnt؟
اختبرت دراسات تطوير المنصة هذه المشكلة.
أظهرت بعض AbTACs التي استخدمت RNF43 وZNRF3 قدرة على تحفيز التحلل دون حدوث تنشيط غير مرغوب واضح لمسار Wnt في النماذج المدروسة.
لكن هذا الأمر يحتاج إلى تقييم لكل تصميم جديد، لأن موقع ارتباط الجسم المضاد وإنزيم E3 المستخدم ودرجة الارتباط يمكن أن تؤثر في الوظائف الطبيعية للمستقبل.
لماذا لا تكون أعلى قوة ارتباط هي الأفضل دائمًا؟
في الأدوية التقليدية غالبًا ما تعتبر زيادة قوة الارتباط بالهدف ميزة.
لكن تقنيات القرب المستحث أكثر تعقيدًا.
إذا كان AbTAC يرتبط بإنزيم E3 أو بالبروتين المستهدف بقوة مفرطة، فقد يبقى المركب عالقًا بطريقة لا تسمح بأفضل دورة من الإدخال والتحلل.
كما أن الموضع الهندسي الناتج قد لا يكون مناسبًا.
أظهرت دراسات AbTAC أن هناك مستويات من الارتباط يحدث بعدها استقرار أو توقف في تحسن التحلل.
كما ظهر أن تغيير موقع الارتباط قد يكون أكثر تأثيرًا من زيادة القوة وحدها.
وهذا يوضح أن تطوير AbTAC يحتاج إلى هندسة بروتينية وليس فقط اكتشاف الجسم المضاد الأعلى ألفة.
ميزة التصنيع المؤتلف
من مزايا منصة AbTAC الأصلية أنها يمكن أن تكون مؤتلفة بالكامل.
Recombinant
أي أن تسلسل الجسم المضاد الثنائي يتم تحديده جينيًا وإنتاجه بواسطة أنظمة تصنيع البروتينات.
لا يحتاج التصميم الأصلي إلى ربط جسم مضاد بمركب كيميائي معقد بعد تصنيعه بالطريقة التي تحتاج إليها بعض الكيميرات الأخرى.
يساعد ذلك نظريًا على إنتاج مادة أكثر تجانسًا.
كما أن صناعة الأجسام المضادة العلاجية مجال ناضج نسبيًا ولديه تقنيات تصنيع وتحليل متطورة.
لكن الأجسام المضادة ثنائية التخصص ما تزال أكثر تعقيدًا من الأجسام المضادة التقليدية.
ميزة عمر النصف
الأجسام المضادة العلاجية يمكن أن تمتلك عمرًا نصفيًا طويلًا في الدم مقارنة بالكثير من الجزيئات الصغيرة.
Pharmacokinetics
قد تكون هذه الخاصية مفيدة لأنها تسمح بفترات أطول بين الجرعات.
لكنها قد تكون مشكلة أيضًا إذا ظهر تأثير غير مرغوب.
فالجسم المضاد قد يبقى في الدورة الدموية مدة طويلة.
لذلك يجب تحقيق توازن بين قوة التحلل واستمرار التعرض الدوائي والسلامة.
مشكلة اختراق الأورام
من العيوب المعروفة للأجسام المضادة حجمها الكبير.
يمكن أن يصل الجسم المضاد إلى الورم عبر الدورة الدموية، لكنه قد لا ينتشر بالتساوي إلى جميع مناطق الأورام الصلبة الكبيرة.
تكون بعض المناطق بعيدة عن الأوعية الدموية ويصعب وصول البروتينات العلاجية إليها.
Tumor Penetration
لهذا قد تواجه AbTAC نفس التحديات التي تواجه كثيرًا من العلاجات المعتمدة على الأجسام المضادة.
توجد جهود لتطوير هياكل أصغر من الأجسام المضادة الكاملة، لكن تقليل الحجم قد يغير العمر النصفي والثبات والخصائص الأخرى.
مشكلة الاعتماد على E3 الغشائي
لكي يعمل AbTAC يجب أن تحتوي الخلية المستهدفة على كمية مناسبة من إنزيم E3 الذي يجنده المركب.
إذا كان RNF43 مثلًا منخفض التعبير جدًا في خلية معينة، فقد يكون التحلل ضعيفًا حتى لو كان البروتين المستهدف موجودًا بكميات كبيرة.
لذلك يجب اختيار E3 بحسب نوع الخلية والمرض.
ويعد اكتشاف إنزيمات E3 غشائية إضافية أحد أهم مسارات تطوير التقنية.
توجد مئات من إنزيمات E3 في الإنسان، لكن عددًا صغيرًا جدًا من الإنزيمات الغشائية تم استغلاله فعليًا في هذا النوع من التحلل حتى الآن.
توسيع مجموعة E3 الغشائية
ركزت الدراسات المبكرة على RNF43 وZNRF3.
لكن الأبحاث الأحدث تتجه إلى البحث عن إنزيمات أخرى من نوع E3 موجودة على سطح الخلايا.
يمكن أن يمنح كل إنزيم جديد عدة مزايا محتملة.
قد يكون مرتفعًا في نسيج معين.
وقد يكون منخفضًا في الأنسجة الحساسة.
وقد يملك قدرة أكبر على الإدخال الخلوي.
وقد يؤدي إلى مسار تحلل أكثر كفاءة.
وفي عام 2026 أصبحت إعادة توظيف إنزيمات E3 العابرة للغشاء مجالًا بحثيًا قائمًا بذاته ضمن التحلل المستهدف للبروتينات الغشائية.
استخدام الببتيدات بدل الأجسام المضادة
بدأ مفهوم تجنيد RNF43 وZNRF3 يتوسع خارج الأجسام المضادة الكاملة.
في عام 2025 طورت دراسات روابط ببتيدية مصممة بنيويًا تستطيع الارتباط بهذه الإنزيمات.
ساعد ذلك على بناء محللات غشائية أصغر وأكثر مرونة في التصميم لاستهداف بروتينات مثل:
PD-L1
EGFR
لا تعد هذه الجزيئات AbTAC بالمعنى الأصلي لأنها لا تعتمد بالضرورة على جسم مضاد ثنائي التخصص.
لكنها تؤكد أن أهم إرث لـAbTAC قد يكون إثبات إمكانية استخدام إنزيمات E3 الموجودة على سطح الخلية كأدوات عامة للتحلل المستهدف.
AbTAC مقابل الجسم المضاد التقليدي
يمكن للجسم المضاد التقليدي أن يمنع وظيفة البروتين.
وقد يحفز إدخاله إلى الخلية في بعض الحالات.
وقد يستدعي خلايا الجهاز المناعي بواسطة الجزء الثابت من الجسم المضاد.
لكن AbTAC تضيف وظيفة مقصودة أخرى.
أحد أذرعها لا يستهدف المرض مباشرة.
بل يستهدف آلة خلوية مسؤولة عن التخلص من البروتين.
وبذلك يعمل الجسم المضاد كجسر لإعادة برمجة مصير الهدف.
هذا الاختلاف هو ما يجعل AbTAC جزءًا من تقنيات التحلل المستهدف وليس مجرد علاج بالأجسام المضادة ثنائية التخصص.
هل يمكن استهداف البروتينات المفرزة بواسطة AbTAC؟
المنصة الأصلية صُممت أساسًا لبروتينات موجودة على سطح الخلية.
فعملها يعتمد على تقريب البروتين المستهدف من إنزيم E3 غشائي وإدخال المركب.
أما البروتينات الذائبة الموجودة في الدم أو البيئة خارج الخلوية فقد تكون منصات مثل LYTAC أكثر ملاءمة في كثير من الحالات لأنها مصممة لالتقاط الحمولة خارج الخلية ونقلها إلى مستقبلات الإدخال الليسوسومي.
لذلك فإن إحدى نقاط القوة الأساسية لـAbTAC هي البروتينات الغشائية وليس جميع البروتينات خارج الخلوية بصورة عامة.
هل يمكن لـAbTAC استهداف البروتينات داخل الخلية؟
ليس بالشكل الأصلي.
الأجسام المضادة الكاملة لا تعبر الغشاء الخلوي بسهولة.
كما أن RNF43 وZNRF3 المستخدمين في AbTAC يعملان من خلال أجزائهما الموجودة على سطح الخلية.
لذلك صُممت المنصة أساسًا للأهداف الغشائية.
أما البروتينات الموجودة في النواة والسيتوبلازم فتوجد لها تقنيات أكثر مناسبة مثل PROTAC والجزيئات اللاصقة وبعض منصات التحلل المعتمدة على الالتهام الذاتي.
المناعة ضد الدواء
رغم إمكانية استخدام أجزاء بشرية أو مؤنسنة من الأجسام المضادة، فإن أي بروتين علاجي جديد يحتاج إلى تقييم احتمالية إثارة استجابة مناعية.
Immunogenicity
قد تتكون أجسام مضادة ضد الدواء نفسه.
وقد يؤدي ذلك إلى تقليل فعاليته أو زيادة سرعة التخلص منه أو ظهور آثار جانبية.
كما يمكن لهندسة الأجسام المضادة ثنائية التخصص أن تنتج مناطق بنيوية جديدة تحتاج إلى تقييم دقيق.
التصنيع
تحتاج الأجسام المضادة ثنائية التخصص إلى تصنيع أكثر تعقيدًا من الأجسام المضادة التقليدية.
يجب التأكد من أن السلاسل الثقيلة والخفيفة تتجمع بالطريقة الصحيحة.
استخدم الباحثون في AbTAC الأصلية تقنيات هندسة تساعد على توجيه تجميع الذراعين المختلفين.
من أشهرها:
Knobs-into-Holes
تستخدم هذه الاستراتيجية تغييرات بنيوية في الجزء الثابت من الجسم المضاد لتفضيل تكوين الجسم المضاد الثنائي المطلوب بدل تكوين جزيئات متماثلة غير مرغوبة.
الانتقائية البروتيومية
أحد الأسئلة المهمة في أي تقنية تحلل مستهدف هو:
هل يتغير الهدف المطلوب فقط؟
أم تتغير مستويات عشرات البروتينات الأخرى؟
أشارت الدراسات المبكرة على AbTAC إلى عدم حدوث اضطرابات واسعة في البروتيوم في النماذج المستخدمة.
لكن كل AbTAC جديد يحتاج إلى تحليل مستقل.
Proteomics
يمكن لهذه الدراسات الكشف عن أي بروتينات غير مستهدفة تتغير مستوياتها بعد العلاج.
كما يمكنها تحديد تأثير تجنيد إنزيم E3 على وظائفه الطبيعية.
المقاومة
قد تستطيع الخلايا نظريًا تطوير مقاومة لـAbTAC بعدة طرق.
يمكن أن ينخفض التعبير عن إنزيم E3 المستخدم.
وقد يتغير البروتين المستهدف بحيث لا يعود الجسم المضاد قادرًا على الارتباط به.
وقد تتغير مسارات الإدخال الخلوي.
كما قد يحدث تعديل في حركة الإندوسومات والليسوسومات.
وتختلف هذه الآليات عن المقاومة التي يمكن أن تظهر تجاه المثبطات التقليدية.
لذلك يعد فهم مقاومة المحللات الغشائية مجالًا مهمًا إذا انتقلت التقنية إلى مراحل علاجية متقدمة.
هل جميع البروتينات الغشائية مناسبة لـAbTAC؟
لا.
يجب أن يكون للبروتين جزء خارج الخلية يمكن لجسم مضاد الوصول إليه.
ويجب أن يستطيع الجسم المضاد الارتباط به دون أن تمنع هندسة المركب تكوين العلاقة المناسبة مع E3.
كما يجب أن يكون البروتين قادرًا على الدخول إلى مسارات الإدخال والتحلل بعد تكوين المركب.
بعض البروتينات يعاد تدويرها بسرعة إلى سطح الخلية.
وقد تسلك بروتينات أخرى مسارات خلوية مختلفة.
لذلك فإن نجاح AbTAC يحتاج إلى دراسة بيولوجيا الهدف وليس مجرد امتلاك جسم مضاد له.
التطبيقات المستقبلية
يعد السرطان المجال الأكثر وضوحًا لتطوير AbTACs حاليًا.
فهناك عدد كبير من بروتينات سطح الخلايا السرطانية التي تتحكم في النمو والمناعة والبقاء.
كما يمكن استغلال اختلاف التعبير عن إنزيمات E3 بين الأنسجة لتحقيق قدر أعلى من الانتقائية.
وقد تشمل الأهداف المستقبلية مستقبلات عوامل النمو وبروتينات نقاط التفتيش المناعية والبروتينات المرتبطة بالالتصاق الخلوي وغيرها.
أما استخدام المنصة في الأمراض المناعية والالتهابية والأمراض الأخرى فيعتمد على اكتشاف أهداف غشائية يكون التخلص منها أكثر فائدة من مجرد تثبيطها.
أين وصلت AbTACs في عام 2026؟
ما تزال AbTACs منصة ناشئة في مجال التحلل المستهدف للبروتينات.
انتقل المجال من إثبات المفهوم باستخدام RNF43 وPD-L1 إلى دراسات هندسة بنيوية واسعة واستخدام ZNRF3 واستهداف بروتينات إضافية مثل EGFR.
كما ظهرت منصات قريبة مثل PROTAB وتقنيات تستخدم ببتيدات أو روابط أخرى لاستغلال إنزيمات E3 الغشائية.
وتوضح المراجعات المنشورة عامي 2025 و2026 أن التحلل المستهدف المعتمد على الأجسام المضادة أصبح فرعًا واضحًا ضمن علم التحلل الموجه.
لكن AbTACs الأصلية ما تزال في مرحلة البحث والتطوير قبل السريري، ولا توجد حاليًا أدوية AbTAC معتمدة للاستخدام الطبي الروتيني.
أهمية AbTAC في علم الصيدلة
تكمن أهمية التقنية في أنها أضافت بروتينات سطح الخلية إلى المساحة التي يمكن التحكم فيها بواسطة التحلل المستهدف.
كما جمعت بين مجالين متقدمين في صناعة الأدوية.
الأجسام المضادة ثنائية التخصص.
والتحلل المستهدف للبروتينات.
بدل استخدام الجسم المضاد لمنع البروتين أو تنشيطه، أصبح بالإمكان استخدامه لتحديد مصير البروتين بالكامل.
يرتبط الجسم المضاد بالهدف.
يجلب إليه إنزيمًا خلويا.
ثم تجعل آليات الخلية البروتين يختفي من سطحها.
ويمثل ذلك انتقالًا من علم الأدوية القائم على تثبيط الوظيفة إلى علم أدوية قائم على إعادة برمجة مصير البروتين.
المصادر
Cotton AD, Nguyen DP, Gramespacher JA, Seiple IB, Wells JA. Development of Antibody-Based PROTACs for the Degradation of the Cell-Surface Immune Checkpoint Protein PD-L1. Journal of the American Chemical Society. 2021;143:593–598.
الدراسة الأصلية في Journal of the American Chemical Society
النص الكامل على PubMed Central
Gramespacher JA, Cotton AD, Burroughs PWW, Seiple IB, Wells JA. Roadmap for Optimizing and Broadening Antibody-Based PROTACs for Degradation of Cell Surface Proteins. ACS Chemical Biology. 2022.
تناقش هذه الدراسة تحسين تصميم AbTAC وأهمية موضع ارتباط الجسم المضاد، وتوسيع التقنية من RNF43 إلى ZNRF3 واستهداف PD-L1 وEGFR.
الدراسة في ACS Chemical Biology
Ou L, Setegne MT, Elliot J, et al. Protein-Based Degraders: From Chemical Biology Tools to Neo-Therapeutics. Chemical Reviews. 2025;125:2120–2183.
مراجعة موسعة حول المحللات البروتينية المعتمدة على البروتينات، وتتضمن تطور AbTAC ومنصات RNF43 وZNRF3 وPROTAB.
Zhong G, Chang X, Xie W, et al. Targeted protein degradation: advances in drug discovery and clinical practice. Signal Transduction and Targeted Therapy. 2024;9:308.
مراجعة شاملة لتقنيات التحلل المستهدف وموقع AbTAC ضمن الجيل الجديد من منصات التحلل.
Li Y, Yu W, Wang X, et al. Antibody-based targeted protein degradation: Mechanisms, challenges and future directions. International Journal of Biological Macromolecules. 2026;337:149426.
مراجعة حديثة متخصصة في التحلل المستهدف المعتمد على الأجسام المضادة، وتشمل AbTAC وLYTAC وGlueTAC وغيرها.
Cui J, Qu Q, Pan M, et al. Targeted Protein Degradation by Repurposing Transmembrane E3 Ubiquitin Ligases. ChemBioChem. 2026.
تتناول هذه المراجعة الحديثة استخدام إنزيمات E3 العابرة للغشاء في التحلل المستهدف للبروتينات السطحية، بما في ذلك AbTACs وPROTABs.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق