ستيفن ج. ليبارد

ستيفن جيمس ليبارد (مواليد 12 أكتوبر 1940) هو أستاذ فخري في الكيمياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، ويحمل كرسي آرثر آموس نويز . يُعتبر أحد مؤسسي الكيمياء الحيوية اللاعضوية ، ^{[ 2 ]} حيث درس تفاعلات المواد غير الحية، مثل المعادن، مع الأنظمة البيولوجية. ^{[ 3 ]} كما يُعتبر مؤسسًا للكيمياء العصبية المعدنية ، وهي دراسة أيونات المعادن وتأثيراتها في الدماغ والجهاز العصبي. ^{[ 4 ]} وقد أنجز أعمالًا رائدة في فهم بنية البروتين وتخليقه، والوظائف الإنزيمية لأحادي أوكسيجيناز الميثان (MMO)، وآليات عمل أدوية السيسبلاتين المضادة للسرطان. ^{[ 3 ]} ولأبحاثه تطبيقات في علاج السرطان، ^{[ 4 ]} وفي المعالجة الحيوية للبيئة، ^{[ 5 ]} وفي تطوير أنواع الوقود الاصطناعي القائمة على الميثانول . ^{[ 3 ]}

وُلد ليبارد في بيتسبرغ، بنسلفانيا، حيث تخرج من مدرسة تايلور ألدردايس الثانوية عام 1958. وحصل على درجة البكالوريوس من كلية هافرفورد عام 1962. ^{[ 1 ]} كان ليبارد مهتمًا في البداية بدراسة الطب، إلا أن محاضرة ألقاها الكيميائي الزائر فرانسيس بي جيه دوير حول الكيمياء الطبية ألهمته للتركيز على الكيمياء غير العضوية في أطروحته للدكتوراه. ^{[ 3 ]} عمل ليبارد مع إف. ألبرت كوتون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على مركبات وتجمعات أوكسو الرينيوم . وأكمل أطروحته بعنوان "كيمياء برومورينات" ، وحصل على درجة الدكتوراه من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عام 1965. ^{[ 1 ] [ 6 ] [ 2 ] [ 7 ]}

انضم ليبارد إلى هيئة التدريس بجامعة كولومبيا عام 1966 كأستاذ مساعد. تمت ترقيته إلى أستاذ مشارك مع التثبيت الوظيفي عام 1969، ثم إلى أستاذ كامل عام 1972. ^{[ 8 ]}

في عام ١٩٨٣، عاد ليبارد إلى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أستاذًا للكيمياء. ^{[ ٨ ]} يشغل منصب أستاذ آرثر آموس نويز للكيمياء في المعهد منذ عام ١٩٨٩. ^{[ ٩ ]} عمل هو وزوجته جودي مشرفين على سكن الطلاب في ماكجريجور هاوس التابع للمعهد من عام ١٩٩١ إلى عام ١٩٩٥. ^{[ ١٠ ]} ترأس ليبارد قسم الكيمياء في المعهد من عام ١٩٩٥ إلى عام ٢٠٠٥. ^{[ ١ ]} يُعرف ليبارد بإسهاماته العلمية وجهوده في خدمة الطلاب، حيث أشرف على أكثر من ١٠٠ طالب دكتوراه. ^{[ ١١ ] [ ٢ ] [ ١٢ ]} ينشط طلابه في مجالات متنوعة، ويعود ذلك جزئيًا إلى أنه "يُوصل رسالة قوية مفادها ضرورة التوجه إلى طليعة العلوم واختيار المشكلات الشيقة". ^{[ ٢ ]} أربعون بالمئة من طلابه في الدراسات العليا من النساء، اللواتي يُسند إليهن "مشاريع عالية المخاطر وعالية العائد". ^{[ ٢ ]}

شارك ليبارد في تأليف أكثر من 900 مقال علمي ومهني، ^{[ 1 ]} وشارك في تأليف كتاب " مبادئ الكيمياء الحيوية اللاعضوية " (1994) مع جيريمي بيرغ . ^{[ 13 ]} كما أشرف على تحرير سلسلة كتب " التقدم في الكيمياء اللاعضوية" من المجلد 11 إلى المجلد 40. ^{[ 14 ]} وكان محررًا مشاركًا في مجلة "الكيمياء اللاعضوية" من عام 1983 إلى عام 1989، ^{[ 2 ]} ومحررًا مشاركًا في مجلة "الجمعية الكيميائية الأمريكية" من عام 1989 إلى عام 2013، ^{[ 2 ] [ 1 ]} بالإضافة إلى عضويته في هيئات تحرير العديد من المجلات الأخرى. ^{[ 8 ]}

تقع أنشطة ليبارد البحثية على مفترق طرق علم الأحياء والكيمياء غير العضوية. ويركز ليبارد على فهم الخصائص الفيزيائية والبنيوية للمركبات المعدنية، وتخليقها وتفاعلاتها، ودور أيونات المعادن في الأنظمة البيولوجية. ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} يُعد تكوين الروابط الجزيئية وكسرها أساسًا للعديد من التحولات الكيميائية الحيوية. غالبًا ما تكون المواد غير العضوية البحتة، مثل الحديد، ضرورية في التفاعلات العضوية الأساسية، مثل ارتباط الأكسجين في عائلة الهيموجلوبين. يسعى ليبارد إلى فهم دور المركبات المعدنية في فسيولوجيا وأمراض الأنظمة البيولوجية القائمة بشكل أفضل، وتحديد التطبيقات المحتملة لأيونات المعادن في العلاج الطبي. ^{[ 16 ]}

لقد أسهم إسهاماتٍ جليلة في عددٍ من المجالات، بما في ذلك تطوير أدويةٍ مضادة للسرطان تعتمد على البلاتين ، مثل عائلة السيسبلاتين . ^{[ 18 ]} ومن المجالات الأخرى التي يهتم بها بنية ووظيفة غاز الميثان والإنزيمات التي تستهلك الهيدروكربونات الغازية الدفيئة. ^{[ 19 ]} وفي مجال الكيمياء العصبية المعدنية، يدرس النشاط الجزيئي لأيونات المعادن في الدماغ، ويطور مجساتٍ بصرية ومجساتٍ للتصوير بالرنين المغناطيسي لربط أيونات المعادن وتتبعها وقياسها أثناء تفاعلها مع النواقل العصبية وعوامل الإشارة البيولوجية الأخرى. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

سيسبلاتين

يُعد السيسبلاتين أحد أكثر أدوية العلاج الكيميائي استخدامًا لعلاج العديد من أنواع السرطان. وقد اكتُشف في ستينيات القرن الماضي على يد بارنيت روزنبرغ ، ولكن آلية عمله لم تكن مفهومة آنذاك. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

أدت الأبحاث المبكرة في مختبر ليبارد حول تفاعل المركبات المعدنية مع الأحماض النووية إلى اكتشاف أولى المركبات المعدنية المتداخلة ، وفي نهاية المطاف إلى فهم آليات عمل السيسبلاتين. درس ليبارد وطلابه تسلسلات الحمض النووي DNA والحمض النووي الريبي RNA، وأدخلوا ذرات الكبريت في هيكل السكر والفوسفات، حيث ارتبطت بشكل انتقائي بمركبات الزئبق أو البلاتين في مواقع محددة. وقد دفع اكتشاف كارين جينيت أن مركبات البلاتين ذات الإعاقة الفراغية كانت أكثر نجاحًا في الارتباط بذرات الكبريت في الحمض النووي الريبي الناقل (tRNA) من أملاح الزئبق، الباحثين إلى اقتراح أن مركبات البلاتين تتداخل بين أزواج قواعد الحمض النووي الريبي المزدوج. ^{[ 24 ]} وكان هذا أول برهان تجريبي يُظهر ارتباط مركب معدني بالحمض النووي DNA عن طريق التداخل: حيث اندمجت مركبات تيربيريدين البلاتين بين أزواج قواعد الحمض النووي DNA وفككت اللولب المزدوج. ^{[ 25 ]} باستخدام حيود الأشعة السينية الليفي، تمكن بيتر بوند وآخرون من عرض مركب البلاتين المتداخل وتأكيد التوقعات بأن تباعد الجزيئات المتداخلة في أزواج قواعد الحمض النووي سيتبع قاعدة استبعاد الجوار. ^{[ 24 ] [ 26 ] [ 27 ]}

أرست هذه النتائج الأساس لأبحاث لاحقة حول الارتباط التداخلي. ^{[ 25 ]} استخدمت جاكلين بارتون وآخرون المجهر الإلكتروني لإظهار أن الارتباط التساهمي لمركبات البلاتين يُغير من التفاف الحمض النووي الفائق، مُحدثًا "انحناءً وفكًا" للحلزون المزدوج. ^{[ 18 ] [ 28 ] [ 29 ]} استكشفت تجارب أخرى الآليات التي ترتبط من خلالها أدوية البلاتين بأهدافها البيولوجية، وأسفرت عن فهم أعمق لنشاطها المضاد للسرطان. تشمل النتائج المهمة تحديد رابطة d(pGpG) المتصالبة داخل السلسلة باعتبارها الناتج الرئيسي على الحمض النووي أحادي السلسلة المُعالج بالبلاتين، ^{[ 30 ]} وتحديد الناتج الرئيسي على الحمض النووي ثنائي السلسلة، وهو ارتباط بروتينات المجموعة عالية الحركة بروابط الحمض النووي المتصالبة المُعالجة بالبلاتين. ^{[ 24 ] [ 21 ]} باستخدام تقنية علم البلورات بالأشعة السينية وتقنيات أخرى، درس ليبارد وزملاؤه الآليات المتضمنة في ارتباط السيسبلاتين بقطع الحمض النووي، وذلك لفهم كيفية غزو السيسبلاتين للخلايا السرطانية وتداخله مع نشاطها بشكل أفضل. ^{[ 3 ]} ينتج عن تفاعل السيسبلاتين مع الحمض النووي تكوين روابط متقاطعة بين خيوط الحمض النووي وداخلها، مما يعيق آليات تضاعف الحمض النووي ونسخه. ^{[ 22 ]} بالإضافة إلى الروابط المتقاطعة داخل الخيوط التي يُحدثها السيسبلاتين، قد تُشير المركبات المعدنية أحادية الوظيفة إلى علاجات محتملة للسرطان. ^{[ 31 ] [ 32 ]}

يتناول أحد خطوط البحث ذات الصلة في مختبر ليبارد مركبات البلاتين الأزرق. وكانت جاكلين بارتون أول من قام بتخليق وتوصيف التركيب البلوري للبلاتين الأزرق، وهو البيريدون الأزرق. ومنذ ذلك الحين، أُجريت أبحاث مكثفة حول بنية وخصائص وتفاعلات هذه المركبات. ^{[ 24 ] [ 33 ] [ 34 ]}

إنزيمات مونوأكسيجيناز الميثان

قام أعضاء مختبر ليبارد، المتخصصون في دراسة البلورات الجزيئية الكبيرة، بدراسة بنية وآليات ونشاط أحادي الأكسجينازات متعددة المكونات في البكتيريا. ^{[ 21 ] [ 35 ]} أحادي الأكسجينازات الميثان هي إنزيمات موجودة في بكتيريا تُسمى الميثانوترافات. وتتمثل الوظيفة الأساسية لهذا الإنزيم في هيدروكسلة الميثان إلى ميثانول كخطوة أولى في استقلاب الميثان .

حددت إيمي روزنزويغ، بصفتها طالبة دراسات عليا لدى ليبارد، التركيب البلوري لبروتين الشكل الذائب من إنزيم مونوأكسيجيناز الميثان (MMO) باستخدام حيود الأشعة السينية. ^{[ 2 ] [ 36 ]} وقد استخدم ليبارد حيود الأشعة السينية ومجموعة متنوعة من الطرق الأخرى لدراسة هذه المركبات، مما وسّع فهمنا لبنيتها ووظيفتها بشكل كبير. يُعدّ إنزيم مونوأكسيجيناز الميثان (MMO) حيويًا لدورة الكربون على الأرض، وقد تُسهم معرفة بنيته في تطوير تقنيات نظيفة لإنتاج الوقود القائم على الميثانول. ^{[ 3 ]} كما قد يكون إنزيم مونوأكسيجيناز الميثان مفيدًا في المعالجة الحيوية . ^{[ 5 ]}

في عام ٢٠١١، أسس ليبارد شركة Blend Therapeutics مع أوميد كاميرون فاروخزاد وروبرت لانجر في ووترتاون، ماساتشوستس. ^{[ ٥٠ ]} ركزت Blend على تطوير أدوية مضادة للسرطان لعلاج الأورام الصلبة، ^{[ ٥١ ]} بهدف استهداف الأنسجة السرطانية دون المساس بالخلايا السليمة. ^{[ ٥٢ ]} شملت الأدوية المرشحة الخاصة بها BTP-114، وهو دواء أولي للسيسبلاتين، وBTP-277، وهو ربيطة استهدافية مصممة للارتباط بشكل انتقائي بالخلايا السرطانية. ^{[ ٥١ ] [ ٥٢ ]} في عام ٢٠١٦، انقسمت Blend إلى شركتين منفصلتين: Tarveda وPlacon، لاتباع هذين النهجين. ^{[ ٥٣ ]}

تُطوّر شركة بلاكون ثيرابيوتكس علاجات للسرطان تعتمد على البلاتين. تشمل هذه العلاجات BTP-114، وهو أول دواء مرشح للاستخدام السريري يعتمد على منصة دواء أولي من البلاتين مرتبط بالألبومين، استنادًا إلى أبحاث ليبارد. وقد حصل BTP-114 على موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) لإجراء المرحلة الأولى من التجارب السريرية لعلاج السرطان.

تُطوّر شركة Tarveda Therapeutics دواء BTP-277 (الذي أُعيد تسميته إلى PEN-221) وغيره من البنتارينات، وهي فئة علاجية مُسجّلة الملكية تستخدم روابط ببتيدية لحمل دواء مُستهدف إلى الخلايا السرطانية. ^{[ 53 ]} البنتارينات عبارة عن جسيمات نانوية دوائية، تُشبه مُقترنات الأجسام المضادة بالأدوية ولكنها أصغر حجمًا، وقد وُصفت بأنها "قنابل ذكية صغيرة". ويُعتقد أنها قادرة على اختراق الأورام السرطانية الكثيفة. ^{[ 52 ]}

انتُخب ليبارد عضواً في الأكاديمية الوطنية للعلوم ، والمعهد الوطني للطب ، والأكاديمية الأمريكية للفنون والعلوم ، ^{[ 8 ]} والجمعية الفلسفية الأمريكية . ^{[ 54 ]} وهو عضو فخري في الأكاديمية الملكية الأيرلندية (2002)، ^{[ 55 ]} والجمعية الكيميائية الإيطالية (1996)، والأكاديمية الوطنية الألمانية للعلوم ( ليوبولدينا ) (2004)، وعضو علمي خارجي في معهد ماكس بلانك (1996) في ألمانيا. ^{[ 56 ]}

حصل على شهادات دكتوراه فخرية في العلوم من كلية هافرفورد ، ^{[ 57 ]} وجامعة تكساس إيه آند إم ، ^{[ 58 ]} وجامعة ساوث كارولينا ، ^{[ 59 ]} وشهادة دكتوراه فخرية من الجامعة العبرية في القدس . ^{[ 60 ]}

حصل ليبارد على العديد من الجوائز طوال مسيرته المهنية، ^{[ 8 ]} أبرزها الميدالية الوطنية للعلوم لعام 2004 ، وميدالية بريستلي لعام 2014 من الجمعية الكيميائية الأمريكية، وهي أرفع جوائزها، ^{[ 61 ]} ومحاضرة جيمس ر. كيليان لعام 2014 في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، والتي تُمنح لعضو هيئة تدريس واحد في المعهد سنويًا. ^{[ 12 ]} كما حصل على ميدالية لينوس باولينغ ، ^{[ 62 ]} وميدالية ثيودور و. ريتشاردز ، ^{[ 63 ]} وميدالية ويليام هـ. نيكولز . ^{[ 64 ]} تقديرًا لإسهاماته في الكيمياء الحيوية غير العضوية والكيمياء الحيوية المحاكية، حصل ليبارد على ^جائزة رونالد بريسلو ^{[ 65 ]} وجائزة ألفريد بدر ^{[ 66} ] من الجمعية الكيميائية الأمريكية . تقديراً لأبحاثه في الكيمياء غير العضوية والعضوية الفلزية، فضلاً عن دوره كمُعلّم، حاز على جوائز من الجمعية الكيميائية الأمريكية في الكيمياء غير العضوية ^{[ 67 ]} وللخدمة المتميزة في الكيمياء غير العضوية. ^{[ 68 ]} في عام 2015، فاز ليبارد بميدالية بنجامين فرانكلين في الكيمياء التي يمنحها معهد فرانكلين. ^{[ 69 ]} في عام 2016، حصل على ميدالية إف. إيه. كوتون للتميز في البحث الكيميائي ^{[ 70 ] [ 71 ]} وجائزة ويلش في الكيمياء من مؤسسة روبرت أ. ويلش . ^{[ 72 ]} في عام 2017، اختير لنيل الميدالية الذهبية من المعهد الأمريكي للكيميائيين . ^{[ 73 ]}

تزوج ستيفن ليبارد من جوديث آن دريزنر عام 1964. ^{[ 74 ]} ولهما ولدان، جوش وأليكس، وزوجة ابن، ساندرا، وحفيدتان توأم، لوسي وآني. ^{[ 11 ]} توفيت جودي ليبارد في 9 سبتمبر 2013. ^{[ 74 ]} انتقل ستيفن إلى واشنطن العاصمة عام 2017، حيث لا يزال نشطًا في مجالات العلوم والكتابة والاستشارات، بالإضافة إلى رعاية أحفاده، بينما يطور مهاراته في العزف على آلة الهاربسكورد والطهي.

• مختبر ليبارد
• نبذة عن ستيفن ج. ليبارد ، قسم الكيمياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا