طوّر باحثون في مدرسة لوزان الاتحادية للفنون التطبيقية (EPFL) منصة مفتوحة المصدر تُدعى BindCraft، وهي تدفع مجال تصميم البروتينات إلى الأمام. تستخدم المنصة الشبكات العصبونية لمساعدة في تطوير بروتينات رابطة جديدة قادرة على الارتباط بدقة بالأهداف العلاجية، مما يوفر أداة جديدة قوية لأبحاث الطب الحيوي.

تنظم التفاعلات بين البروتينات عمليات حيوية أساسية مثل نقل الإشارات الخلوية والنمو والتطور والاستجابة المناعية. الطرق التقليدية تتطلب فحص عشرات الآلاف من البروتينات المرشحة، مما يستهلك موارد المختبرات والقدرة الحوسبية بشكل كبير. يقول الدكتوراه لينارت نيكل (Lennart Nickel) من كلية الهندسة في EPFL:

«هدف تطوير BindCraft هو توفير أدوات أسهل استخداماً، بحيث نحتاج فقط إلى اختبار عدد قليل من البروتينات للحصول على رابط فعال».

اعتمد الفريق استراتيجية الهندسة العكسية، مستخدماً نظام AlphaFold2 لتوليد تسلسلات رابطة جديدة بناءً على الخصائص الوظيفية المطلوبة. يوضح الدكتوراه كريستيان شيلهاس (Christian Schellhaas):

«تعيد BindCraft هيكلة العملية الحالية عبر شبكات التنبؤ بهيكل البروتين، مما يتيح توليد روابط جديدة ذات وظائف محددة». هذه الطريقة رفعت كفاءة تصميم البروتينات بشكل ملحوظ.

نشر الفريق بالتعاون مع باحثين من دول متعددة نتائج البحث في مجلة Nature. نجحوا في التحقق من روابط مصممة لأكثر من عشرة جزيئات علاجية بيولوجية، من بينها فيروس AAV (adenovirus-associated virus) ونظام CRISPR-Cas9 لتحرير الجينات. أظهرت التجارب أن نسبة نجاح الارتباط مع الأهداف المحددة مسبقاً بلغت 46%.

يقول المؤلف الأول مارتن باتشيسا (Martin Pacesa):

«تطبيق الروابط على AAV يمكنه جعل العلاج الجيني أكثر دقة في استهداف خلايا وأنسجة معينة، مما يقلل الآثار الجانبية المحتملة. أما بالنسبة لنظام CRISPR-Cas9، فيمكن للروابط تنظيم نشاط التحرير الجيني بفعالية».

منذ نشر النسخة التمهيدية، حظيت منصة BindCraft بتبني واسع في المجتمع البيولوجي، وبدأ استخدامها في الصناعة أيضاً. يعمل الباحثون حالياً على توسيع قدرات المنصة لتشمل جزيئات علاجية أصغر مثل الببتيدات. هذه الأداة مفتوحة المصدر توفر لمجال تصميم البروتينات وسيلة أكثر كفاءة وسهولة في الاستخدام.