تمكن باحثان يعملان في مجال هندسة البلورات للمرة الأولى من تصوير تكون بلورات الكوليسترول، وذلك بمحاكاة ما يحدث داخل الجسم. وتمنح النتائج آفاقا جديدة لتطوير علاجات للأمراض التي يقف الكوليسترول وراءها.
نشر الدكتور جيفري ريمر والدكتور بيتر فيكيلوف، أستاذا الهندسة الكيميائية من جامعة هيوستن من الولايات المتحدة، النتائج ومقاطع الفيديو التي تعرض تشكُّل سطح بلورات الكوليسترول، التي من المتوقع أن تقدم رؤى قيّمة حول دور الكوليسترول في أمراض القلب، في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (Proceedings of the National Academy of Sciences) في الثالث من مارس/آذار الحالي. وكتب عنها موقع يوريك أليرت.
بلورات الكوليسترول
وُصف وجود بلورات الكوليسترول -وهو جزيء دهني أساسي يوجد بكثرة في خلايا الثدييات- في الأنسجة لأول مرة منذ أكثر من 100 عام.
تقوم بلورات الكوليسترول بدور في عديد من أمراض القلب والأوعية الدموية وحصوات المرارة، بما في ذلك احتشاء عضلة القلب، وتصلب الشرايين، إذ يمكن أن تتراكم البلورات في الأوعية الدموية أو المرارة، مما يسبب انسدادها.
على الرغم من أن الآليات الأساسية ومسارات الإشارات المشاركة في تكوين بلورات الكوليسترول غير مفهومة تماما، فقد سلطت عديد من الدراسات الضوء على وجود بلورات الكوليسترول في مراحل مختلفة من تطور الأمراض.
وأشار الدكتور ريمر إلى أن “هذه الرؤى توفر الأساس لتصميم مستقبلي لمواد يمكن أن تتفاعل بشكل محدد مع أسطح البلورات لتثبط نموها، وبالتالي توفير فرص جديدة لاكتشاف علاجات وتطوير أدوية جديدة تعمل على تحسين صحة الإنسان من خلال مواجهة التأثيرات الضارة المرتبطة بترسيب الكوليسترول في الجسم”.
محاكاة ما يحدث في الجسم
وجد الباحثون أن البلورات تنمو على شكل طبقات، وتتفاعل هذه الطبقات مع بعضها بعضا لإبطاء عملية النمو. وأظهرت مقارنة البلورات الرقيقة والسميكة اختلافات في معدل النمو.
حدد الفريق في البداية مُذيبا خاصا يُحاكي البيئة الطبيعية للجسم. وقد وفّر المذيب بيئة مناسبة لتكوين بلورات الكوليسترول ذات البنية الفسيولوجية المناسبة، مما سمح للعلماء مراقبة نموها مباشرة.
قال الدكتور فيكيلوف: “باستخدام مزيج ثنائي من الماء والأيزوبروبانول، حيث يعمل هذا المركب كبديل بسيط للدهون في البيئات الفسيولوجية المطابقة للشكل الأكثر شيوعا في الجسم الحي، أظهرنا أن بلورات الكوليسترول أحادية الهيدرات تنمو بشكل تقليدي من خلال تكوين النواة وتكوّن طبقات بلورية جديدة وانتشارها فوق بعضها”.
التقط الفريق صورا على مدار الوقت لمراقبة نمو بلورات الكوليسترول. ورأوها تنمو في طبقات، وشاهدوا هذه الطبقات تنتشر على سطح البلورة، ثم تنضم إلى طبقات أخرى تزداد على الحواف.
يقول رايمر: “يؤكد التصوير المحلَّل زمنيا أن الطبقات تتولد عن طريق عمليات الإزاحة، وأن المونومرات -جزيئات صغيرة يمكن ربطها لتكوين جزيئات أكثر تعقيدا- تندمج في خطوات متقدمة بعد الانتشار على طول سطح البلورة، وليس مباشرة من المحلول”.