מהו מפעיל הטלומראז שהתגלה כיום - ציקלואסטרגנול?

בשנת 1985, גריידר ועמיתיו גילו לראשונה את הטלומראז, ואנזים חדש זה, שהתגלה, יכול להוסיף חזרות DNA לקצות הכרומוזומים כדי לשמור על אורך הטלומרים. טלומראז הוא קומפלקס ריבונוקלאופרוטאין שלו, שליבה הקטליטית כוללת את TERT ואת TERC, כאשר TERT הוא המפתח לוויסות פעילות הטלומראז. אורך הטלומרים ממשיך להתקצר ככל שהתאים מתחלקים. כאשר הוא מגיע לערך קריטי, הוא גורם לאותות נזק ל-DNA, מה שמוביל לקיצור מחזור התא ולסדרה של מחלות כשל רקמות המאופיינות בטלומרים קצרים.

בשנת 2010, החברה האמריקאית גרון שיתפה פעולה עם אוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של הונג קונג בפרויקט מחקר לסינון מפעילי טלומראז. נמצא כיציקלואסטרגנוליכול להפעיל את פעילות הטלומראז ולגרום להארכת טלומרים. תגלית זו קידמה באופן פעיל את פיתוחם של מפעילי טלומראז. התקדמות המחקר ופיתוח מוצרים קשורים של אלכוהול אסטרגלוס. ציקלו-אסטרגנול (CAG) הוא כיום מפעיל הטלומראז היחיד שדווח בין המוצרים הטבעיים. הוא יכול להילחם ביעילות בקיצור טלומרים ויש לו השפעות אנטי-אייג'ינג, אנטי-אפופטוזיס, אנטי-פיברוזיס, ויסות חיסוני, קידום התפשטות תאים וריפוי פצעים וכו'. השפעות פרמקולוגיות, ובכך בעלות השפעות טיפוליות פוטנציאליות על מחלות הקשורות לתפקוד לקוי של טלומרים.

ציקלואסטרגנול והזדקנות

טלומרים
טלומרים הם מבנים מיוחדים בקצות הכרומוזומים המגנים על הכרומוזומים ומתקצרים במהלך שכפול הכרומוזומים וחלוקת התאים. תאים מזדקנים גם כאשר הטלומרים מתקצרים.

טלומראז
טלומראז יכול לסנתז טלומרים כדי לייצב את אורך ומבנה הטלומרים, ובכך להגן על הכרומוזומים ולעכב את הזדקנות התאים.

אנטי אייג'ינג: מפעיל טלומראז, אשר ממלא אפקט אנטי אייג'ינג על ידי הגברת הטלומראז ובכך עיכוב קיצור הטלומרים.

טלומרים הם כיפות הממוקמות בקצות כרומוזומי התא ומגנות עליהם מפני נזק במהלך חלוקת התא. ככל שהתאים ממשיכים להתחלק, הטלומרים ממשיכים להתקצר, ומגיעים לנקודה קריטית שבה התאים מזדקנים או ימותו. טלומראז יכול להאריך את אורך הטלומרים, ותוחלת החיים של התאים תגדל באופן טבעי בהתאם.

הזדקנות היא חלק בלתי נמנע מהחיים; עם זאת, חוקרים חוקרים מגוון טיפולים כדי לנסות להימנע מחלק מהשפעות ההזדקנות, כולל חקר סנוליטיקה. סנוליטיקה היא תרכובות המחסלות תאים מזדקנים (הזדקנות) והוכחו כמפחיתות את השפעות ההזדקנות. מחקר חדש מצביע על כך שלציקלואסטרגנול יש השפעות אנטי אייג'ינג.

המחקר, שנערך בסין ופורסם בכתב העת הבינלאומי למדעים מולקולריים, התמקד בתאים אנושיים מזדקנים ובעכברים עם הזדקנות הנגרמת על ידי קרינה. ציקלו-אסטרגנול מפחית תאים מזדקנים מבלי להשפיע על תאים שאינם מזדקנים. טיפול בציקלו-אסטרגנול גם מפחית חלבונים בתאים מזדקנים הנחוצים לגדילת תאים ולהישרדות. בנוסף, הוא מעכב תנועות תאים הקשורות לתאים ותהליכים דלקתיים הקשורים לגיל. נמצא כי עכברים מבוגרים שטופלו בציקלו-אסטרגנול סובלים פחות תאים מזדקנים ותפקוד גופני משופר הקשור לגיל.

ציקלואסטרגנול מפחית תאים מזדקנים

הזדקנות היא סימן היכר ידוע של הזדקנות, אך חוקרים מצאו כי סילוק תאים מזדקנים ומולקולות האיתות הפרו-דלקתיות שלהם יכול לסייע במניעת מחלות הקשורות לגיל ואף להפוך אותן במקרים מסוימים. כאן, חוקרים טיפלו בתאים אנושיים בציקלו-אסטרגנול וגילו כי הוא סילק ביעילות תאים מזדקנים מבלי להשפיע על תאים שאינם מזדקנים. בנוסף, סמני התא של תאים מזדקנים הופחתו משמעותית לאחר טיפול בציקלו-אסטרגנול.

מחקרים קודמים הראו כי מסלול PI3K/AKT/mTOR - מסלול איתות המעורב בגדילת תאים והישרדותם - מעורב בתהליכים דלקתיים שיזמו תאים מזדקנים, ועוזר לקדם הזדקנות בתאים הסובבים אותם. החוקרים מצאו כי ציקלו-אסטרגנול עזר להפחית חלבונים במסלול זה, דבר המצביע על כך שהתרכובת עשויה לפעול על ידי חסימת מסלול PI3K/AKT/mTOR כדי לסייע במניעת הזדקנות. יתר על כן, ציקלו-אסטרגנול הוכח כמפחית את יכולתם של תאים מזדקנים לקדם הזדקנות באמצעות שחרור של מולקולות דלקתיות, גורמי גדילה ואימונומודולטורים, בהתאם להצעות לפיהן הפחתת איתות PI3K, AKT ו-mTOR יכולה להפחית את ההשפעות המקדמות הזדקנות בקרב תאים הסובבים.

ציקלואסטרגנול שייך לספונינים של טריטרפן ומתקבל בעיקר מהידרוליזה של אסטרגלוזיד IV. יש לו משקל מולקולרי קטן יחסית וליפופיליות חזקה, דבר המועיל לחדירת ביופילם ולספיגה במערכת העיכול כדי להשיג זמינות ביולוגית טובה יותר. יעילותו של ציקלואסטרגלינול
1. טיפול בנזק מוחי
2. שיפור פיברוזיס בכבד
3. טיפול באוסטאופורוזיס
4. אפקט אנטי אייג'ינג
5. עיכוב הזדקנות תאים

מדוע יש צורך לסנתז ציקלואסטרגנול?

① לציקלואסטרגנול השפעות פרמקולוגיות שונות כגון עיכוב אפופטוזיס של תאי מוח ודלקת עצבית במהלך איסכמיה מוחית ושמירה על מחסום הדם-מוח.
② ציקלואסטרגנול הוא תרכובת הטרפנואידים היחידה בעלת מולקולות קטנות בעלת פעילות טלומראז שהתגלתה עד כה ויכולה לטפל במחלות ניווניות של מערכת העצבים.
③ יש לו את ההשפעות של עיכוב פיברוזיס של שריר הלב ושיפור החסינות נגד גידולים. זוהי מולקולה פופולרית במחקר ופיתוח של תרופות אנטי-אייג'ינג.

בעיות קיימות

תכולת הציקלו-אסטרגנול ב-Astragalus membranaceus נמוכה מאוד וקשה להשיגה ישירות. אסטרטגיית הייצור הקיימת של ציקלו-אסטרגנול מסתמכת על מיצוי ברפואה הסינית המסורתית, המתקבל בעיקר על ידי טרנספורמציה של אסטרגלוזיד IV ב-Astragalus membranaceus. כלומר, אסטרגלוזיד IV מתקבל באמצעות שתילת אסטרגלוזיד וטכנולוגיית תרבית רקמות, ולאחר מכן אסטרגלוזיד IV מומר לציקלו-אסטרגלוזיד באמצעות אצידוליזה, פירוק סמית', הידרוליזה אנזימית ומיקרוביאלית. עם זאת, שיטות הכנה אלו יקרות, קלות לגרום לזיהום סביבתי, קשות להפרדה וטיהור, ואינן תורמות ליישום ולקידום. לכן, אנשים הפנו את תשומת ליבם לסינתזה מלאכותית של ציקלו-אסטרגנול.

כיצד להשתמש בביולוגיה סינתטית לסינתזה? --- ביולוגיה סינתטית

ביולוגיה סינתטית מתייחסת לתכנון, טרנספורמציה ואפילו יצירה ממוקדים של "חיים מלאכותיים" בעלי תפקודים לא טבעיים בהנחיית רעיונות הנדסיים, כלומר, הנדסת ביולוגיה. באופן כללי, היא מיוצרת באמצעות שיטות ביולוגיות.