كيموبابين

الكيموبابين ( EC 3.4.22.6 ، الكيموبابين A ، الكيموبابين B ، الكيموبابين S ، الاسم التجاري: كيمودياكتين ) هو إنزيم محلل للبروتين يُستخلص من عصارة البابايا ( Carica papaya ). وهو بروتياز سيستين ينتمي إلى مجموعة البروتيازات الشبيهة بالباباين ( PLCP). ^{[ 1 ]} وبسبب نشاطه المحلل للبروتين، يُعدّ الجزيء الرئيسي في عملية التحلل الكيميائي للنواة، ويُستخدم في بعض الإجراءات مثل علاج الانزلاق الغضروفي القطني السفلي في العمود الفقري بطريقة غير جراحية. ^{[ 2 ]}

إلى جانب جميع الإنزيمات الأخرى في مجموعة PLCPs، يُعد الكيموبابين بروتياز سيستين . البروتيازات هي إنزيمات تُحلل الروابط الببتيدية بين الأحماض الأمينية المكونة للبروتين. في كل عملية تحلل، يتم إطلاق جزيء ماء. تحديدًا، بروتياز السيستين هو إنزيم يكسر الرابطة الببتيدية باستخدام مجموعة الثيول في حمض السيستين الأميني ككاشف نيوكليوفيلي. ولإتمام عملية التحلل، يجب استخدام الثالوث التحفيزي الكامل للإنزيم. ^{[ 1 ]} يتكون هذا الثالوث من حمض السيستين الأميني (Cys159)، وحمض الهيستيدين الأميني (His203)، وحمض أميني ثالث، غالبًا ما يكون الأسباراجين (Asn313). ^{[ 13 ]} المجموعات الوظيفية المستخدمة في التفاعل هي مجموعة الثيول في السيستين وحلقة الإيميدازوليوم في الهيستيدين. يعمل بقايا الأسباراجين على توجيه حلقة الإيميدازوليوم للهيستيدين. ^{[ 9 ]}

الآلية المتبعة موضحة أدناه: ^{[ 9 ]}

1. تفقد مجموعة الثيول من السيستين بروتونًا، لذلك تصبح سالبة الشحنة ، وتلتقط مجموعة الأمين من الهيستيدين بروتونًا، مما يمنحها شحنة موجبة .
2. يشكل السيستين رابطة مع الكربون، مما يؤدي إلى كسر الرابطة المزدوجة بين الكربون والأكسجين وتحويلها إلى رابطة بسيطة.
3. تنجذب مجموعة الأمين إلى الشحنة الموجبة للهيستيدين، فتتشكل رابطة بينهما. ثم تنكسر الرابطة الببتيدية، وتتكون مجموعة الكربونيل من جديد.
4. تُحرر مجموعة NH2R من الهيستيدين. تنكسر الرابطة بين مجموعة الثيول من السيستين والكربون، وتحل محلها مجموعة NHR _.

عندما تنكسر هاتان الرابطتان، يصبح الثلاثي التحفيزي من الكيموبابين متاحًا للاستخدام مرة أخرى.

لم يعد يُستخدم إنزيم الكيموبابين كطريقة علاجية قياسية لآلام أسفل الظهر المزمنة نظرًا لآثاره الجانبية المحتملة. ^{[ 14 ] [ 15 ]} لذا، لا حاجة لتصنيعه صناعيًا. في الواقع، توقف بيع وتوزيع هذا البروتين في الولايات المتحدة عام 2003.

على الرغم من الاستخدام الناجح الواسع النطاق لدواء الكيموبابين في علاج مرض الانزلاق الغضروفي، فقد توقف استخدامه ليس بسبب مخاطره أو قصوره، بل لأنه لم يعد متوفراً نتيجة قرار الشركة المصنعة الوحيدة له بوقف إنتاجه. ^{[ 16 ]}

مع ذلك، أظهرت العديد من الدراسات طرقًا ناجحة مختلفة لاستخلاص وعزل البروتياز، وتختلف هذه الطرق بين الباحثين. ^{[ 17 ] [ 18 ]} الإجراء الأكثر شيوعًا هو الذي وصفه باينز وبروكلهيرست عام 1979. ^{[ 19 ]}

للحصول على البروتين، تُستخدم ثمار البابايا (Carica Papaya)، حيث يوجد إنزيم الكيموبابين في عصارتها. يجب أن تكون ثمار البابايا في المرحلة السابقة للنضج مباشرة، أي بقطر متوسط ​​يتراوح بين 6 و10  سم. ^{[ 20 ]}

يتطلب استخراج عصارة البابايا إجراء شقوق طولية بعمق ٢ مم في القشرة، ويمكن جمعها في صورة صلبة بعد دقائق من الاستخراج. تُعدّ البروتيازات الموجودة في عصارة البابايا موادًا أولية غير نشطة ، تُفعّل عند إحداث جرح فيها. ^{[ ٢١ ]} يحتوي ٠.٣ مل من العصارة على حوالي ١٥  ملغ من الكيموباباين. ^{[ ٢٢ ]}

للحفاظ على الخصائص البروتينية، يجب حفظ اللاتكس باستخدام ميتابيسلفيت الصوديوم وتخزينه في درجة حرارة منخفضة تبلغ حوالي -10  درجة مئوية. ^{[ 23 ]} في حالة استخدامه مباشرة بعد الشقوق، تتم إضافة محلول منظم لاستخلاص البروتينات: EDTA أو كبريتات الأمونيوم أو محلول منظم الفوسفات، جميعها بتركيز 0.5 ملي مولار ودرجة حموضة 7.

من المهم أيضاً منع وظائف الثيول لتجنب الأكسدة الهوائية وفقدان النشاط البروتيني. ^{[ 21 ]}

للتخلص من الجزيئات العضوية وغير الذائبة، تُرشَّح العينة أولًا ثم تُطرد مركزيًا عند 11000 دورة في الدقيقة لمدة 30 دقيقة. ^{[ 22 ]} يُتخلص من الراسب ويُضاف السائل الطافي إلى كحول بنسبة 96% بنسبة 1:3. ^{[ 23 ]} تترسب الشوائب ويمكن التخلص منها بالترشيح. بعد ذلك، يُجرى فصل المكونات باستخدام كبريتات الأمونيوم (NH₄ )₂SO₄ _{بإضافة هذه} المادة _بتركيز 0.472 ملغم/مل. ^{[ 22 ]} يترسب الكيموبابين ويمكن استخلاصه من خلال طرد مركزي آخر، مرة أخرى عند 11000 دورة في الدقيقة لمدة 30 دقيقة. يُتخلص من السائل الطافي ويمكن إجراء كروماتوغرافيا التبادل الأيوني، باستخدام تدرج خطي من 100 ملي مولار (Na⁺ ⁾ وأحجام مختلفة من الإذابة. عند دراسة الكيموبابين عند امتصاص _{280 نانومتر} ، وُجد في الجزء الذي يتراوح حجمه بين 750 و1000 مل. ^{[ 21 ]} 

بمجرد عزل الكيموبابين، يمكن بلورته من خلال الإضافة التدريجية لكلوريد الصوديوم عند درجة حموضة 2.0، وهو ما قد يستغرق ما يصل إلى 4 أيام. ^{[ 24 ]}

يُعدّ الكيموبابين أحد المواد المستخدمة في استئصال النواة اللبية (نوع من استئصال القرص عبر الجلد ). ^{[ 25 ]} وقد طُرحت هذه الطريقة كحلٍّ جديد لعلاج أمراض القرص الفقري القطني الأولية بطريقة غير جراحية. في الواقع، يتكوّن العلاج من حقن إنزيمات محللة للبروتين لإذابة النواة اللبية المنفتقة في الأقراص الفقرية. يُعدّ الكيموبابين النقي المكوّن الرئيسي للحقنة، ويتكوّن أساسًا من 20  ملغ في 5 ملليلترات. يُقدّم في قوارير تحتوي على 10000 وحدة من المادة المجففة بالتجميد مع 0.37  ملغ من إيديتات ثنائي الصوديوم، ^{[ 26 ]} و 3.5  ملغ من هيدروكلوريد السيستين أحادي الهيدرات و1.0  ملغ من البيسلفيد. تعمل جميعها كمثبتات ومنشّطات. يتولّى هيدروكسيد الصوديوم ضبط درجة حموضة المحلول. ثم يتم إعادة ترطيب الحقنة بـ 5 ملليلترات من الماء المعقم.

يقوم الجراح بحقن المحلول مباشرةً في القرص المنفتق على العمود الفقري لإذابة جزء منه وتخفيف الألم. تتم هذه العملية تحت إشراف التنظير الفلوري. يُعدّ إنزيم الكيموبابين مسؤولاً عن التحفيز، سواءً داخل الجسم أو خارجه، لخفض لزوجة النواة اللبية بسرعة، وبالتالي وزنها . في الواقع، يتمثل ذلك في إزالة بلمرة البروتين الغضروفي المخاطي ^{[ 27 ]} وتقليل قدرة القرص على امتصاص السوائل. تتراوح جرعة القرص الفقري الواحد بين 2 و4 نانوكاتال ، بحد أقصى 8 نانوكاتال لكل مريض. تُعطى حقن الكيموبابين عادةً تحت التخدير الموضعي، وليس التخدير العام .

خضع هذا الإنزيم للدراسة في أقسام جامعية حول العالم. ^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]} وقد تم اختباره على الحيوانات والبشر على حد سواء، ونادرًا ما تسبب في آثار جانبية خطيرة، بما في ذلك شلل الساقين والوفاة . [ ^{31 ] كما} أنه قد يسبب صدمة تأقية ، ولكن لم تُلاحظ إلا لدى 1% فقط من المرضى الذين تلقوا الدواء.

توقف بيع وتوزيع إنزيم الكيموبابين في الولايات المتحدة في 27 يناير 2003، بعد أن قررت الشركة المنتجة له ​​التوقف عن بيعه عالميًا. ^{[ 31 ] [ 32 ]}

• باباين

• قاعدة بيانات MEROPS الإلكترونية للببتيدازات ومثبطاتها: C01.002
• بيانات منتج الباباين من شركة بيوزيم