هيوستن – اكتشف زوج من الأساتذة بجامعة هيوستن، معروفين عالميًا بإسهاماتها الرائدة في هندسة البلورات، لا سيما في تطوير علاجات لمنع التبلور في الأمراض البشرية، كيفية تكوّن بلورات الكوليسترول في بيئات تحاكي جسم الإنسان.

ونشر كل من جيفري ريمر، أستاذ الهندسة الكيميائية الحائز على كرسي “أبراهام إي. دوكلر”، وبيتر فيكيليف، أستاذ الهندسة الكيميائية الحائز على كرسي “فرانك إل. وورلي”، هذه النتائج إلى جانب مقاطع فيديو توضح نمو السطح البلوري، مما يوفر رؤى مهمة حول دور الكوليسترول في أمراض القلب، وذلك في دورية Proceedings of the National Academies of Science.

وهذه هي المرة الأولى التي يتمكن فيها أي شخص من التقاط صور لنمو سطح بلورات الكوليسترول في الزمن الحقيقي بدقة تقارب المستوى الجزيئي.

تلعب بلورات الكوليسترول دورًا مهمًا في أمراض مثل أمراض القلب وحصى المرارة. إذ يمكن أن تتراكم داخل الأوعية الدموية أو المرارة، مما يؤدي إلى انسدادات أو آلام قد تتطور إلى أمراض خطيرة، ومع ذلك، هناك دراسات قليلة نسبيًا تناولت العمليات الدقيقة التي تقف وراء تكوّن هذه البلورات، رغم أهميتها البالغة.

يقول ريمر: “توفّر هذه الرؤى أساسًا لتصميم معدّلات مستقبلية تتفاعل انتقائيًا مع أسطح البلورات لتثبيط نموّها بشكل تعاوني، مما يفتح آفاقًا جديدة لاكتشاف علاجات تحسّن صحة الإنسان عبر مواجهة التأثيرات الضارة المرتبطة بترسب الكوليسترول”.

النتائج

اكتشف ريمر، فيكيليف وفريقهما أن البلورات تنمو على شكل طبقات، حيث تتفاعل هذه الطبقات فيما بينها لتبطئ نمو البلورة، مما يؤدي إلى نموها بمعدلات مختلفة عبر سطحها.

قام الفريق أولًا بتحديد مذيب خاص يحاكي البيئة الطبيعية داخل الجسم، ما أتاح لهم إنشاء بلورات كوليسترول ذات بنية فيزيولوجية ملائمة، وبالتالي مراقبة نموّها في الزمن الحقيقي.

يقول فيكيليف: “باستخدام خليط ثنائي من الماء والإيزوبروبانول، حيث يعمل الأخير كبديل للدهون في البيئات الفسيولوجية، أظهرنا أن بلورات كوليسترول مونوهيدرات تنمو وفق نهج تقليدي عبر تبلور الطبقات الجديدة وانتشارها.”

التقط الفريق صورًا عبر الزمن لمتابعة نمو بلورات الكوليسترول، فلاحظوا أنها تنمو على شكل طبقات تنتشر عبر سطح البلورة ثم تندمج مع طبقات أخرى نامية عند الحواف.

يضيف ريمر: “تؤكد صور النمو المتتابعة أن الطبقات تتشكل بفعل الإزاحات البلورية، حيث تندمج الجزيئات الأحادية في الخطوات المتقدمة بعد انتشارها على سطح البلورة، وليس مباشرةً من المحلول.”

“هذا الاكتشاف يتناقض مع العديد من الأنظمة الأخرى، حيث تؤدي الآليات التقليدية إلى نمو غير معوّق عبر انتشار الطبقات الفردية.”

تمنح النتائج آفاقا جديدة لتطوير علاجات للأمراض التي يقف الكوليسترول وراءها.