מולקולות הסוכר עוטות כל תא בגופנו וממלאות תפקידים קריטיים בהתפתחות ובמחלות, ובכל זאת הרכיבים של ה"גליקנים" הללו התקשו למדענים לחקור, בגלל מורכבותם.
חוקרים מבית הספר לרפואה באוניברסיטת אמורי התאימו את טכנולוגיית המיקרו-מערך של שבבי גנים לחקר הגליקנים, בגישה שהם מכנים "גליקומי רובה ציד". צוות אמורי פיתח שיטה כימית חדשה להצמדת צבע פלואורסצנטי לגליקנים מטוהרים מתאי. הגליקנים הבודדים מופרדים לנקודות זעירות המחוברות למגלשות זכוכית.
הגישה מתוארת במאמר שפורסם השבוע בכתב העת Nature Methods.
"השקופיות הללו נפרדות ומציגות את כל הגליקנים בתא, כדי שנוכל לבדוק מה נדבק אליהם", אומר הסופר הבכיר דיוויד סמית', PhD, פרופסור לביוכימיה ומנהל המרכז הגליקומי בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת אמורי. "עם זאת, המבנים של הגליקנים אינם ידועים. זו הסיבה שאנו משתמשים במילה 'רובה ציד' כדי לתאר את הגישה הכמו-אקראית שלנו לחקור אותם."
את צוות המחקר הובילו סמית', הסופר הראשון Xuezheng Song, PhD, עוזר פרופסור לביוכימיה, וריצ'רד קאמינגס, PhD, יו"ר המחלקה לביוכימיה ומנהל משותף של המרכז הגליקומי.
כהדגמה לתועלת של הטכניקה, הצוות השתמש בה כדי לזהות מולקולה המוכרת על ידי נוגדנים בעלי תגובתיות עצמית הנמצאים בדמם של רוב החולים במחלת ליים. מחלת ליים נגרמת מזיהום בחיידקי בורליה לאחר עקיצת קרצייה, אך במקרים חמורים יש מאפיינים של תגובה אוטואימונית, המופעלת על ידי תגובת מערכת החיסון לחיידקים.
"היכולת לנתח גליקנים בדרך זו עשויה להוביל לאבחון חדש עבור הפרעות אוטואימוניות אנושיות, ואולי, טיפולים לניקוי הגוף מנוגדנים בעלי תגובתיות עצמית או לעכב את ההתקפה הפתולוגית שלהם על תאים", אומר קאמינגס.
ניתוח מוחלט של מבנים של גליקנים קשה יותר, בהשוואה לחלבונים או DNA, מכיוון שגליקנים יוצרים מבנים מסועפים שבהם לא כל קישור זהה מבחינה כימית. מדענים העריכו שתאים מכילים מאות או אלפי גליקנים שונים, שיכולים להיות מחוברים לחלבונים או ליפידים. כאשר משתמשים בגישת רובה הציד, אם מדענים מוצאים שחלבונים מהגוף - נוגדנים או רעלים, למשל - נקשרים לכתם גליקן מסוים, אז הם יכולים לחזור למקום הזה ולקבוע את כל הרצף שלו, ולסנן גליקנים חשובים ממנו. האלפים על המגלשה.
"הסוכרים הקיימים על גליקופרוטאין וגליקוליפידים יכולים לתרום באופן מכריע לתפקודים של מולקולות אלה", אומרת פמלה מרינו, דוקטורט, המפקחת על מענקי גליקוביולוגיה במכון הלאומי לבריאות של המכון הלאומי למדעי הרפואה הכללית (NIGMS). "ההבנה של איזה מידע מקודד בסוכרים הללו וכיצד הם מקלים על אינטראקציות עם חלבונים אחרים היוותה חסם דרכים מרכזי בפענוח השפה המולקולרית של גליקנים. מחקר זה, הממומן באמצעות תוכנית NIGMS EUREKA למחקר בסיכון גבוה, סיפק כעת הוכחה עקרונית לגישת 'רובה ציד' חדשנית ביותר לפירוש קוד גליקן זה, ומאפשרת בחינה של תפקידם של גליקנים בזיהום ובחסינות."
צוות אמורי יישם גליקומיקה של רובה ציד על תאי דם אדומים, תאי גידול ושומנים שמקורם במוח. קאמינגס אומר שהטכניקה יכולה לשמש כדי לחפש מולקולות סוכר שונות המוצגות על ידי תאים סרטניים, למשל. זיהוי גליקנים ספציפיים לסרטן יכול להוביל באופן דומה לכלי אבחון או טיפולים, הוא אומר.
"שקופית המציגה גליקנים מסוג תא נתון יכולה להיחשב כספר בספרייה, כאשר הספרייה כולה מהווה את הגליקום האנושי", הוא אומר.
