خمسة تحديات نستطيع معالجتها بتصميم بروتينات جديدة
-
0:00 - 0:05سأخبركم عن أغرب ماكينات في العالم.
-
0:05 - 0:07وما بوسعنا الآن فعله معها.
-
0:07 - 0:09البروتينات،
-
0:09 - 0:11بعضًا مما ترون داخل خليّة هنا،
-
0:11 - 0:14إنها تضطلع بصفة أساسية
بكل الوظائف المهمة في أجسامنا. -
0:15 - 0:16البروتينات تهضم طعامك،
-
0:17 - 0:19تمشّق عضلاتك،
-
0:19 - 0:20تحفّز أعصابك،
-
0:20 - 0:22تقوّي جهازك المناعي.
-
0:22 - 0:24كل شيء يحدث في علم الأحياء...
-
0:24 - 0:25على الأغلب...
-
0:25 - 0:27يحدث بسبب من البروتينات.
-
0:28 - 0:32البروتينات هي سلاسل طولية تتشكل
من وحدات بنائية تدعى الأحماض الأمينية. -
0:32 - 0:36في الطبيعة ألفبائية، تتكوّن من 20
حمضًا أمينيـًا. -
0:36 - 0:38البعض منها ربما سمعت به.
-
0:39 - 0:42على سبيل القياس، في هذه الصورة، كل نتوء
عبارة عن ذرة. -
0:43 - 0:48القوى الكيميائية بين الأحماض الأمينية
تخلّف هذه الجزيئات القويّة الطويلة -
0:49 - 0:51لتلتئم في أشكال فريدة وثلاثية الأبعاد.
-
0:52 - 0:53عملية الالتئام،
-
0:53 - 0:55بينما تبدو عشوائية،
-
0:55 - 0:57في الحقيقة هي غاية في الدقة والإحكام.
-
0:57 - 1:01في كل مرة، يلتئم كل بروتين
مع المُناظِر له في الخواص -
1:01 - 1:05وعملية الالتئام تأخذ فقط
جزءًا من الثانية. -
1:06 - 1:08وتكوينها للبروتينات
-
1:08 - 1:12الذي يمكّنها من الاضطلاع بوظائفها
الحيوية المهمة. -
1:13 - 1:14على سبيل المثال،
-
1:14 - 1:17الهِيمُوغْلُوبِين له شكلٌ في الرئتين
ملائم تمامًا -
1:17 - 1:19لربط جزيء من الأكسجين.
-
1:20 - 1:22حين ينتقل الهيموغلبين إلى عضلاتك،
-
1:22 - 1:24يتغير الشكل بوضوح
-
1:24 - 1:26ويخرج الأكسجين.
-
1:27 - 1:29أشكال البروتينات،
-
1:29 - 1:31ومن ثمّ وظائفها المهمة،
-
1:31 - 1:37تتحدد كليًا من خلال اصطفاف
الأحماض الأمينية داخل سلسلة البروتين. -
1:37 - 1:41في هذه الصورة، كل وحدة في الأعلى
هي لحمض أميني. -
1:43 - 1:45أين تبدأ الاصطفافات؟
-
1:46 - 1:50الجينات في سلسلتك الوراثية (الجينوم)
تحدد نطاقات الحمض الأميني -
1:50 - 1:52للبروتينات الخاصة بك.
-
1:52 - 1:56كل جين يرمُز لنطاق الحامض الأميني
لكل بروتين مستقل. -
1:58 - 2:01إن التحوّل بين نطاقات الحامض الأميني هذه
-
2:01 - 2:04وبين بنيوياتها، وبين مهام البروتينات
-
2:04 - 2:06تُعرف بمشكلة التئام البروتين.
-
2:06 - 2:08إنها مشكلة صعبة للغاية
-
2:08 - 2:11لأن هنالك أشكالًا عدة متباينة
يمكن أن يتخذها البروتين. -
2:12 - 2:14بسبب هذا التعقيد،
-
2:14 - 2:17يصبح البشريون قادرين
على الاستغلال الأمثل لقوة البروتينات -
2:17 - 2:20من خلال تعديلات بسيطة جدًا
لنطاقات الحامض الأميني -
2:20 - 2:22للبروتين في صورته الطبيعية.
-
2:23 - 2:27هذا شبيه بالعملية التي كان أسلافنا
في العصر الحجري يستخدمونها -
2:27 - 2:30لصناعة الأدوات والأغراض الأخرى
من القضبان والأحجار -
2:30 - 2:32التي نكتشفها في أنحاء العالم.
-
2:33 - 2:38لكنّ البشر لم يتعلموا الطيران
بإجراء تعديل في الطيور. -
2:39 - 2:41(ضحك)
-
2:41 - 2:47عوضًا عن ذلك، العلماء، وبوحي من الطيور،
توصلوا إلى مبادئ الديناميكا الهوائية. -
2:47 - 2:52ثم استخدم المهندسون تلك المبادئ
لتصميم آلات الطيران. -
2:52 - 2:53وعلى نحو مشابه،
-
2:53 - 2:55فإننا نعمل لعدد من السنين
-
2:55 - 2:59لكشف المبادئ الأساسية لالتئام البروتين
-
2:59 - 3:03وترميز تلك المبادئ
في برنامج حاسوبي يُدعى (روزيتا). -
3:04 - 3:06لقد حققنا طفرة في السنين الأخيرة.
-
3:07 - 3:11نستطيع الآن تصميم بروتينات جديدة بالكامل
على الحاسوب من خلال مسحة. -
3:12 - 3:14بمجرد تصميم البروتين الجديد،
-
3:15 - 3:19فإننا نرمُز لنطاق حامضِهُ الأميني
في جين اصطناعي. -
3:20 - 3:22علينا أن ننجز جينًا اصطناعيًا
-
3:22 - 3:24لأنه، وبمجرد أن يصير
البروتين بالكامل جديدًا، -
3:24 - 3:29فلن يتواجد أي جين في أي عضو حيوي
على الأرض من الموجود حاليًا. -
3:30 - 3:34إن إحرازنا لتقدّمات في فهم عملية
التئام البروتين، -
3:34 - 3:36وكيفية تصميم البروتينات،
-
3:36 - 3:39يتلازمان مع التقليل من كُلفة
اصطناع الجين -
3:39 - 3:43وقانون (مور) يُزيد من قوة الحوسبة،
-
3:43 - 3:48الآن، يُعطينا القدرة على تصميم
عشرات الآلاف من البروتينات الجديدة، -
3:48 - 3:50مع الأشكال الجديدة والوظائف الجديدة،
-
3:50 - 3:51على الحاسوب،
-
3:51 - 3:55وترميز كل واحد من تلك في جين اصطناعي.
-
3:56 - 3:58بمجرد أن نملك تلك
الجينات الاصطناعية -
3:58 - 3:59نضعها في بكتريا
-
4:00 - 4:03من أجل برمجتها، وتصنيع هذه البروتينات
ذات "العلامة التجارية الجديدة." -
4:03 - 4:05ثم نستخلص البروتينات
-
4:05 - 4:09ونقرر ما إذا كانت تعمل على نحو ما صممناها
-
4:09 - 4:10وما إذا كان آمنة.
-
4:12 - 4:14إنه لمن المثير أن تكون قادرًا على صنع
بروتينات جديدة -
4:14 - 4:17لأنه وعلى الرغم من التنوع في الطبيعة،
-
4:17 - 4:23فإن التطور يتنمّط في جزء ضئيل
من عدد إجمالي للبروتينات -
4:24 - 4:27لقد أخبرتكم أن الطبيعة تستخدم ألفبائية
من 20 حامضًا أمينيًا، -
4:27 - 4:32وأن البروتين القياسي عبارة عن سلسلة
من حوالي 100 حامض أميني، -
4:32 - 4:37ولذلك فإن الرقم الإجمالي من الاحتمالات
يتكون من 20 مرة من 20 مرة لـ20 100 مرة، -
4:37 - 4:41وهو عدد لنظام من 10 إلى القوة الـ130،
-
4:41 - 4:45وهو أضخم من العدد الإجمالي للبروتينات
-
4:45 - 4:47الذي يتواجد منذ أن بدأ كوكب الأرض.
-
4:48 - 4:51وهذا الفضاء غير المُتصوَر
-
4:51 - 4:54نستطيع الآن اكتشافه باستخدام
تصميم البروتين الحاسوبي. -
4:56 - 4:58الآن، البروتينات الموجودة على الأرض
-
4:58 - 5:02تطورت لمعالجة المشاكل
التي تواجه التطور الطبيعي. -
5:03 - 5:05كمثال، تكرار الجينوم (الشفرة الوراثية).
-
5:06 - 5:08ولكننا اليوم نواجه تحديات جديدة.
-
5:08 - 5:11نعيش مدة أطول؛ لذلك فإن
الأمراض الجديدة ذات أهمية. -
5:11 - 5:13نحن نرفعُ من درجة حرارة الأرض،
ونلوّث الكوكب، -
5:13 - 5:17لذلك نحن نواجه مجموعة هائلة
من التحديات البيئية. -
5:18 - 5:20إذا كان لدينا مليون سنة أخرى،
-
5:20 - 5:23لعل البروتينات الجديدة
تتطور لمعالجة تلك التحديات. -
5:24 - 5:26ولكنّا لا نملك ملايين
من السنين حتى ننتظر. -
5:26 - 5:29في المقابل، ومع تصميم البروتين الحاسوبي،
-
5:29 - 5:34فإننا نستطيع تصميم بروتينات جديدة
لمعالجة هذه التحديات اليوم. -
5:36 - 5:40إن فكرتنا الجريئة تتمحور في نقل
علم الأحياء خارج مجال العصر الحجري -
5:40 - 5:43من خلال الثورة التكنولوجية
في تصميم البروتينات. -
5:44 - 5:47لقد أثبتنا بالفعل أن بمقدورنا
تصميم بروتينات جديدة -
5:47 - 5:49مع أشكال ووظائف جديدة.
-
5:49 - 5:53على سبيل المثال، تعمل اللقاحات بواسطة
تنشيط جهازك المناعي -
5:54 - 5:57لتوليد استجابة قوية ضد مُسَبِب المرض.
-
5:58 - 5:59ولتركيب لقاحات أكثر فعالية،
-
5:59 - 6:02صممنا جسيمات البروتين
-
6:02 - 6:05بحيث نستطيع دمج البروتينات
من مسببات المرض، -
6:05 - 6:10مثل هذا البروتين الأزرق هنا،
من فيروس الجهاز التنفسي (آر. إس. في). -
6:10 - 6:12لاقتراح ترشيحات لقاحية
-
6:12 - 6:16التي هي حرفيًا تتعاضد
مع البروتين الفيروسي، -
6:16 - 6:18نتوصل إلى مثل ترشيحات اللقاح تلك
-
6:18 - 6:21نولّد استجابة مناعية قوية جدًا
إزاء الفيروس -
6:21 - 6:24عن أي لقاحات سابقة
كانت قد اختُبرت من قبل. -
6:25 - 6:28إن هذا مهم للغاية؛ لأن فيروس (آر. إس. في)
هو حاليًا واحد من أهم مسببات -
6:29 - 6:31وفيات الرُضّع حول العالم.
-
6:32 - 6:36كذلك صمّمنا بروتينات جديدة
لتبديد الغلوتين في الأمعاء -
6:36 - 6:38لمواجهة الاضطرابات الهضمية
-
6:38 - 6:42وبروتينات أخرى لتحفيز جهازك المناعي
ضد السرطان -
6:43 - 6:47هذه المميزات هي بداية
لثورة تصميم البروتين. -
6:49 - 6:52لقد كانت الثورة التكنولوجية
مصدرًا لإلهامنا: -
6:52 - 6:53الثورة الرقمية،
-
6:53 - 6:59التي انطلقت على نطاق واسع بسبب
إحراز تطورات في مكان واحد، -
6:59 - 7:00معامل (بيل)
-
7:00 - 7:04إن معامل (بيل) عبارة عن مكان
مع بيئة مواتية وحرّة، -
7:04 - 7:07وقابلة لجذب المواهب الفذة من أنحاء العالم.
-
7:07 - 7:11وهذا يقود إلى نطاق بارز من المخترعات...
-
7:11 - 7:15الترانزيستور، والليزر،
واتصال الأقمار الاصطناعية -
7:15 - 7:17والأساسات الخاصة بالأنترنت.
-
7:17 - 7:22إن هدفنا هو بناء معامل (بيل)
لتصميم البروتين. -
7:22 - 7:26إننا نبحث عن جذب علماء موهوبين
من أنحاء العالم -
7:26 - 7:29لتسريع ثورة تصميم البروتين،
-
7:29 - 7:33ولنصبح أكثر تركيزًا
على تحديات خمسة كبرى. -
7:34 - 7:40الأول، بأخذ بروتينات من سلالات الأنفلونزا
من أنحاء العالم -
7:40 - 7:43ووضعها في الصدارة
من جسيمات البروتين المُصمّمَة -
7:43 - 7:45لقد أبَنتُ لكم من قبل،
-
7:45 - 7:48إننا نهدف إلى تصنيع لقاح عالمي للأنفلونزا،
-
7:48 - 7:52جرعة واحدة تعطي حصانة
مدى العمر ضد الأنفلونزا. -
7:53 - 7:55إن القدرة على تصميم...
-
7:55 - 8:00(تصفيق)
-
8:00 - 8:03إن القدرة على تصميم لقاح جديد على الحاسوب
-
8:03 - 8:09مهمة لكلٍ من التحصين ضد
الموجات الوبائية من الأنفلونزا -
8:09 - 8:13بالإضافة إلى أعمال
الإرهاب الدولي البيولوجي. -
8:13 - 8:17الثاني، هو أننا بصدد الذهاب بعيدًا وراء
الألفبائية الطبيعية المحدودة -
8:17 - 8:18ذات الـ20 حامضًا أمينيًا فقط
-
8:18 - 8:23لتصميم ترشيحات دوائية جديدة لحالات
مثل الآلام المزمنة، -
8:23 - 8:26باستخدام ألفبائية لآلاف
من الأحماض الأمينية. -
8:27 - 8:30الثالث، نحن نبني وسائل توصيل متقدمة
-
8:30 - 8:35لتوجيه الأدوية القائمة بدقة إلى حيث
الأماكن التي تحتاج الوصول إليها في الجسم. -
8:35 - 8:38مثلا، العلاج الكيميائي إلى ورم
-
8:38 - 8:42أو علاج الجينات للأنسجة
حيث يجب إجراء إصلاح للجينات. -
8:43 - 8:50الرابع، أننا بصدد تصميم علاجات جديدة
بوسعها إجراء عمليات حسابية داخل الجسم، -
8:50 - 8:52الانطلاق بعيدًا وراء العلوم الطبية الحالية
-
8:52 - 8:54التي هي في الواقع عبارة عن آلات حادة.
-
8:54 - 8:58على سبيل المثال، لاستهداف
فرع صغير من خلايا مناعية -
8:58 - 9:01مسئولة عن اضطراب المناعة الذاتية،
-
9:01 - 9:04وفرزها عن الغالبية العظمى
من الخلايا المناعية السليمة. -
9:05 - 9:08أخيرًا، بإلهام من المواد الحيوية البارزة
-
9:08 - 9:13مثل الحرير، وصدفة أذن البحر (كائن بحري)،
والأسنان، وغيرها، -
9:13 - 9:16إننا بصدد تصميم بروتينات جديدة
مستمدة من العناصر -
9:16 - 9:21للتعامل مع التحديات في الطاقة
وفي القضايا البيئية. -
9:22 - 9:24من أجل هذا كله،
إننا نعمل على تنمية معهدنا. -
9:25 - 9:30نسعى لاجتذاب علماء ذوي مواهب،
وتنوّع، ومفعمين بالطاقة -
9:30 - 9:33من أنحاء العالم، في شتى المسارات الوظيفية،
-
9:33 - 9:35للحاق بنا،
-
9:35 - 9:39إنك أيضًا بمقدورك المساهمة
في ثورة تصميم البروتين -
9:39 - 9:42من خلال لعبتنا الخاصة بالالتئام،
على الانترنت، (فولديت). -
9:43 - 9:47أو عبر مشروعنا الحاسوبي المنتشر،
(Rosetta@home)، -
9:47 - 9:51بحيث يكون بمقدورك اللحاق بنا
من حاسوبك النقال أو من هاتفك الذكي. -
9:53 - 9:57إن جعل العالم مكانًا أفضل من خلال
تصميم البروتين هو شغل حياتي. -
9:57 - 9:59أنا متحمسٌ بشأن ما يمكننا فعله سويًا.
-
10:00 - 10:01أتمنى أن تلحقوا بنا جمعيًا،
-
10:01 - 10:02وشكرًا لكم.
-
10:02 - 10:07(تصفيق وهتاف)
- Title:
- خمسة تحديات نستطيع معالجتها بتصميم بروتينات جديدة
- Speaker:
- ديفيد بيكر
- Description:
-
البروتينات عبارة عن ماكينات جزيئية ذات أهمية: هي تهضم طعامك، وتحفّز الخلايا العصبية، وتعزّز جهازك المناعي، وتؤدي الكثير. ماذا لو كان بمقدورنا تصميم الجديد منها، مع وظائف لم تُرَ من قبل قد في الطبيعة؟ في هذه النظرة الخاطفة على المستقبل، يشاركنا ديفيد بيكر كيف أن فريقه استطاع في المعهد الخاص بتصميم البروتين، إنتاج بروتينات جديدة كليًا من مسحة ويستعرض إلى أي مدى بمقدورهم مساعدتنا في تجاوز خمسة تحديات ضخمة تواجه البشرية.
(إن هذه الخطة الطموحة تعد جزءًا من "المشروع الجريء"-- مبادرة "TED" للإلهام وتمويل التغيير العالمي.)
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 10:24
Riyad Altayeb approved Arabic subtitles for 5 challenges we could solve by designing new proteins | ||
Riyad Altayeb edited Arabic subtitles for 5 challenges we could solve by designing new proteins | ||
Nada Qanbar accepted Arabic subtitles for 5 challenges we could solve by designing new proteins | ||
Nada Qanbar edited Arabic subtitles for 5 challenges we could solve by designing new proteins | ||
Ayman Hosny edited Arabic subtitles for 5 challenges we could solve by designing new proteins | ||
Ayman Hosny edited Arabic subtitles for 5 challenges we could solve by designing new proteins | ||
Ayman Hosny edited Arabic subtitles for 5 challenges we could solve by designing new proteins | ||
Ayman Hosny edited Arabic subtitles for 5 challenges we could solve by designing new proteins |