نانوذراتی که ژن درمانی را مستقیما به ریه ها می رسانند

به گزارش سی دی دریا به نقل از ایسنا و به نقل از نیواطلس، ایجاد درمان های موثر برای بیماری های ژنتیکی ریه مانند «فیبروز سیستیک»(Cystic fibrosis) چالش برانگیز است اما شاید این چالش زیاد ادامه نداشته باشد به جهت اینکه دانشمندان تلاش می کنند نوع جدیدی از نانوذره را توسعه دهند که می تواند فناوری ویرایش ژن را مستقیما به ریه های موش منتقل کند.
با نقشه برداری از ژنوم انسان و مطالعات گسترده ژنوم که جهش های ژنتیکی تعریف شده را با بیماری های شناخته شده مرتبط می سازند، تمرکز بسیاری از تحقیقات بر توسعه ژن درمانی برای هدف قرار دادن دلایل ژنتیکی بیماری بوده است.
«آران ای پیام رسان»(mRNA) یک عامل درمانی نسبتا جدید است که برای پیشگیری و درمان برخی بیماری های ژنتیکی مورد استفاده قرار می گیرد اما آران ای پیامرسان برای داشتن عملکرد مؤثر در بدن، به یک سیستم انتقال پایدار نیاز دارد که از آن در مقابل تخریب محافظت کند و به آن امکان دهد که به سلول ها وارد شود تا محموله های تغییردهنده ژن را به مقصد برساند.
نانوذرات ثابت کرده اند که روش موثری برای انتقال دادن آران ای پیامرسان هستند. در هر حال، انتقال نانوذرات حامل آران ای پیامرسان هم چالش های خودرا دارد. رساندن آن به قسمت درستی از بدن و عدم تأثیرگذاری بر سایر اندام ها می تواند یک مشکل باشد. نانوذرات تزریقی محصورشده در یک کُره لیپیدی، پیشتر مؤثر بوده اند. آنها نشان دادند که از تخریب آران ای پیامرسان جلوگیری می کنند و توانایی هدف گیری سلولی را بهبود می بخشند.
پژوهشگران دانشگاه «ام آی تی»(MIT)، نانوذره لیپیدی امیدوارکننده ای را ابداع نموده اند که ریه ها را هدف قرار می دهد تا بتواند آران ای پیامرسان تغییردهنده ژن را به مقصد برساند.
پژوهشگران، نانوذراتی را ابداع کردند که شامل یک سرگروه با بار مثبت است که به ذرات کمک می نماید تا با آران ای پیامرسان دارای بار منفی تعامل داشته باشند و یک دنباله لیپیدی بلند که به عبور ذرات از غشای سلولی به درون سلول کمک می نماید. آنها پیش از شناسایی ساختار نانوذراتی که می توانند به ریه ها برسد، ۷۲ سرگروه و ۱۰ دنباله لیپیدی با ساختارهای شیمیایی متفاوت را آزمایش کردند.
هنگامی که ساختار نانوذرات لیپیدی موثر پیدا شد، پژوهشگران آن را روی موش ها آزمایش کردند. آنها دریافتند که با استفاده از روشی به نام «القای داخل تراشه»(Intratracheal instillation) می توانند این نانوذرات را برای انتقال دادن آران ای پیامرسان رمزگذار اجزای ویرایش ژن کریسپر به ریه های حیوانات به کار ببرند که امکان کنترل دوز بیشتری را نسبت به استنشاق فراهم می آورد.
اجزای منتقل شده، یک سیگنال توقف رمزگذاری شده ژنتیکی را قطع کردند، ژن یک پروتئین فلورسنت سبز را روشن کردند و به پژوهشگران امکان دادند تا تعیین کنند که چند درصد از سلول های ریه، آران ای پیامرسان را با موفقیت بیان کرده اند.
پژوهشگران دریافتند که پس از یک دوز آران ای پیامرسان، حدود ۴۰ درصد از سلول های اپیتلیال ریه، فرایند «ترافرست»(Transfection) را پشت سر گذاشتند. ترافرست، فرایند وارد کردن مواد ژنتیکی به سلول است. دو دوز آران ای پیامرسان، این آمار را به بالای ۵۰ درصد و سه دوز به ۶۰ درصد افزایش داد. هر یک از سلول های اپیتلیال که برای درمان بیماری ریه کلیدی هستند، فرایند ترافرست را تا حدود ۱۵ درصد پشت سر گذاشتند.
«بوون لی»(Bowen Li)، پژوهشگر ارشد این پروژه عنوان کرد: این بدان معناست که سلول هایی که ما قادر به ویرایش آنها بودیم، واقعا سلول های مورد نظر برای بیماری ریه هستند. این لیپید می تواند ما را قادر سازد تا آران ای پیامرسان را بسیار موثرتر از هر سیستم تحویل دیگری که تا حالا گزارش شده است، به ریه برسانیم.
استفاده از نانوذرات لیپیدی به جای «ویروس در ارتباط با آدنو»(AAV) که روش دیگری برای عرضه ژن درمانی است، یک مزیت متمایز را عرضه نمود. بااینکه روش AAV موثر است اما یک واکنش ایمنی را در بدن به وجود می آورد و بنا بر این نمی توان آن را به طور مکرر روی یک شخص به کار گرفت. نانوذرات لیپیدی، واکنش ایمنی ایجاد نمی کنند و به همین دلیل، در صورت نیاز میتوان چندین دوز تجویز کرد.
بعلاوه، پژوهشگران دریافتند که نانوذرات جدید به سرعت تجزیه می شوند و ظرف چند روز از ریه ها پاک می شوند. در نتیجه، خطر التهاب را کم می کنند. این نانوذرات را میتوان در آینده برای اصلاح جهش ژنتیکی که عامل بروز فیبروز سیستیک و سایر بیماری های ژنتیکی ریه است، مورد استفاده قرار داد.
«دنیل اندرسون»(Daniel Anderson)، از پژوهشگران این پروژه عنوان کرد: این نخستین نمونه از تحویل بسیار کارآمد آران ای به ریه های موش است. ما امیدواریم که بتوان از این روش برای درمان یا ترمیم طیف گسترده ای از بیماری های ژنتیکی همچون فیبروز سیستیک بهره برد.
این گروه پژوهشی در حال کار کردن روی پایدارتر کردن نانوذرات جدید هستند تا بتوان آنها را بوسیله یک «نبولایزر»(Nebulizer) استنشاق کرد یا با یک واکسن آران ای پیامرسان که مستقیما به ریه ها فرستاده می شود، مورد استفاده قرار داد.
این پژوهش، در مجله «Nature Biotechnology» به چاپ رسید.