ایجاد درمان های موثر برای بیماری های ژنتیکی ریه مانند فیبروز کیستیک، مسئله ای چالش برانگیز است. اما این مشکل به پایان خود نزدیک می شود زیرا اخیرا دانشمندان توانسته اند نوع جدیدی از نانوذرات را تولید کنند که می‌تواند فناوری ویرایش ژن را مستقیماً به ریه‌های موش، منتقل کند.
به گزارش تکناک، در طی سال های متمادی، نقشه‌برداری از ژنوم انسان و مطالعات گسترده مرتبط با ژنوم که جهش‌های ژنتیکی تعریف‌شده را با بیماری‌های شناخته‌شده مرتبط می‌کند، تمرکز بسیاری از تحقیقات بر روی توسعه ژن‌درمانی به منظور هدف قرار دادن علل ژنتیکی بیماری‌ها بوده است.
پیام رسان RNA (mRNA) ، یک عامل درمانی نسبتاً جدید است که برای پیشگیری و درمان برخی بیماری های ژنتیکی مورد استفاده قرار می گیرد. اما برای عملکرد مؤثر در بدن، mRNA که حامل اطلاعات ژنتیکی است که سلول‌ها را به سمت ساخت پروتئین هدایت می‌کند، به یک سیستم انتقال پایدار نیاز دارد که از تخریب محافظت کند و به آن اجازه دهد وارد سلول‌ها شود تا محموله‌های تغییر دهنده ژن خود را به قسمت مورد نیاز، تحویل دهد. نانوذرات، ابزارهای موثری برای انتقال mRNA هستند.
با این حال، انتقال نانوذرات برای ویرایش ژن چالش‌های خود را دارد. رساندن دقیق آن به قسمت صحیح بدن و اجتناب از تأثیر بر سایر اندام ها می تواند مشکل باشد. قبلا نشان داده شده بود که نانوذرات تزریقی، زمانی که در یک کره لیپیدی (چربی) محصور می‌شدند، بطور مؤثری از تخریب mRNA جلوگیری می‌کردند و توانایی هدف‌گیری سلولی آن را بهبود می‌بخشیدند. محققان موسسه MIT و دانشکده پزشکی دانشگاه ماساچوست، نانوذره لیپیدی موثری را تولید کرده‌اند که ریه‌ها را هدف قرار می‌دهد، دقیقا همان جایی که mRNA می‌تواند ژن را تغییر دهد.
نانوذرات تولید شده توسط محققان برای ویرایش ژن شامل یک سر با بار مثبت است که به ذرات کمک می کند تا با mRNA با بار منفی تعامل کنند و یک دم لیپیدی بلند که به عبور ذرات از غشای سلولی به داخل سلول کمک می کند. محققان قبل از شناسایی یک ساختار نانوذراتی که می تواند به ریه ها برسد، 72 سر و 10 دم لیپیدی با ساختارهای شیمیایی مختلف را آزمایش کردند.
هنگامی که ساختار نانوذرات لیپیدی موثر پیدا شد، محققان آن را روی موش ها آزمایش کردند. آنها متوجه شدند که می توانند از این نانوذرات برای انتقال mRNA رمزگذاری شده به یکی از ژن های موثر در ریه موش به نام /Cas9 ، با استفاده از روشی به نام القای داخل تراشه که به معنای وارد کردن یک ماده به طور مستقیم به نای است، استفاده کنند که امکان کنترل دوز بیشتری را نسبت به استنشاق را فراهم می کند.
اجزای تحویل‌شده به /Cas 9 ،یکی از سیگنال های توقف رمزگذاری شده ژنتیکی را قطع کردند، ژن یک پروتئین فلورسنت سبز را روشن کردند و به محققان اجازه دادند تا تعیین کنند چند درصد از سلول‌های ریه mRNA را با موفقیت فعال کردند.
محققان متوجه شدند که پس از وارد کردن یک دوز mRNA، حدود 40 درصد از سلول های اپیتلیال ریه ترانسفکت شدند. ترانسفکشن، فرآیند وارد کردن مواد ژنتیکی به سلول است. وارد کردن دو دوز mRNA این درصد را به بیش از 50درصد و وارد رکردن سه دوز این میزان را به 60درصد افزایش داد. هر یک از سلول‌های اپیتلیال کلیدی برای درمان بیماری ریه به میزان حدود 15 درصد ترانسفکت شدند.
بوون لی، نویسنده اصلی این مطالعه گفت: این بدان معناست که سلول‌هایی که ما قادر به ویرایش آنها بودیم واقعاً سلول‌های مورد انتظار برای بیماری ریوی هستند. این لیپید می تواند ما را قادر سازد که mRNA را بسیار موثرتر از هر سیستم تحویلی دیگری که تاکنون گزارش شده است، به ریه برسانیم.
استفاده از نانوذرات لیپیدی به جای ویروس مرتبط با آدنو (AAV) که وسیله دیگری است که برای ژن درمانی استفاده می‌شود، یک مزیت متمایز ارائه کرد. درست است که AAV هم موثر است، اما این وسیله حمل کننده یک پاسخ ایمنی در بدن ایجاد می کند، بنابراین نمی توان آن را به طور مکرر روی یک فرد استفاده کرد. نانوذرات لیپیدی چنین پاسخ ایمنی را ایجاد نمی کنند، بنابراین در صورت نیاز می توان چندین دوز از آنها را تجویز کرد.
همچنین محققان متوجه شدند که نانوذرات تولید شده برای ویرایش ژن به سرعت شکسته شده و ظرف چند روز از ریه ها پاک می شوند و در نتیجه خطر التهاب را کاهش می دهند. دستاوردهای آنها می تواند در آینده برای اصلاح جهش ژنتیکی که باعث فیبروز کیستیک و سایر بیماری های ژنتیکی ریه می شود نیز مورد استفاده قرار گیرد.
دنیل اندرسون، نویسنده مسئول این مطالعه گفت: این آزمایش به منزله اولین چشم انداز از تحویل بسیار کارآمد RNA به ریه در موش است. ما امیدواریم که بتوان از آن برای درمان یا ترمیم طیف وسیعی از بیماری های ژنتیکی از جمله فیبروز کیستیک استفاده کرد.
این تیم تحقیقاتی در حال کار بر روی پایدارتر کردن نانوذرات جدید برای ویرایش ژن هستند. همچنین آنها به فکر تولید واکسن mRNA هستند که می‌تواند مستقیماً به ریه‌ها فرستاده شود.
