مجلة أقلام مرحبا بك في مجلة أقلام , هنا ستجد آخر المقالات والأخبار
باستخدام جزيئات RNA التي يتم توصيلها ، يأمل الباحثون في تطوير علاجات جديدة للتليف الكيسي وأمراض الرئة الأخرى.
طور مهندسو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وكلية الطب بجامعة ماساتشوستس جسيمات نانوية توفر الحمض النووي الريبي المرسال الذي يشفر البروتينات المفيدة إلى الرئتين ، مع تطبيقات محتملة في علاج التليف الكيسي وأمراض الرئة الأخرى . في دراسة على الفئران ، سهلت الجسيمات التسليم الفعال لمكونات تحرير الجينات المشفرة لـ CRISPR / Cas9 ، مما مهد الطريق للجسيمات النانوية العلاجية القادرة على استبدال الجينات المسببة للأمراض. يعمل الباحثون على رش الجسيمات النانوية للاستنشاق ويخططون لاختبار الجسيمات في نموذج فأر للتليف الكيسي وأمراض الرئة الأخرى.
صمم المهندسون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وكلية الطب بجامعة ماساتشوستس نوعًا جديدًا من الجسيمات النانوية التي يمكن إعطاؤها للرئتين ، حيث يمكن أن تنقل الحمض النووي الريبي المرسال الذي يشفر البروتينات المفيدة.
مع مزيد من التطوير ، يمكن لهذه الجسيمات أن تقدم علاجًا عن طريق الاستنشاق للتليف الكيسي وأمراض الرئة الأخرى ، كما يقول الباحثون.
“هذا هو أول عرض لإيصال عالي الكفاءة من الحمض النووي الريبي إلى رئتي الفئران. نأمل أن يتم استخدامه لعلاج أو إصلاح مجموعة من الأمراض الوراثية ، بما في ذلك التليف الكيسي “، كما يقول دانيال أندرسون ، الأستاذ في قسم الهندسة الكيميائية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وعضو معهد كوخ لأبحاث السرطان التكاملي ومعهد الطب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. الهندسة والعلوم (IMES).
في دراسة أجريت على الفئران ، استخدم أندرسون وزملاؤه الجسيمات لتقديم ترميز mRNA للآلات اللازمة لتحرير الجينات CRISPR / Cas9. قد يفتح ذلك الباب أمام تصميم جسيمات نانوية علاجية يمكنها اقتطاع الجينات المسببة للأمراض واستبدالها.
المؤلفون الرئيسيون للدراسة ، التي نُشرت في 30 مارس 2023 ، في مجلة Nature Biotechnology ، هم أندرسون. روبرت لانجر ، الأستاذ بمعهد ديفيد إتش كوخ بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. و Wen Xue ، الأستاذ المشارك في معهد UMass Medical School RNA Therapeutics. بوين لي ، باحث ما بعد الدكتوراة سابقًا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، وهو الآن أستاذ مساعد في جامعة تورنتو ؛ راجيث سينغ مانان ، باحث ما بعد الدكتوراة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ؛ و Shun-Qing Liang ، باحث ما بعد الدكتوراة في كلية الطب UMass ، هما المؤلفان الرئيسيان للورقة.
استهداف الرئتين
يحمل Messenger RNA إمكانات كبيرة كعلاج لعلاج مجموعة متنوعة من الأمراض التي تسببها الجينات المعيبة. إحدى عقبات انتشاره حتى الآن هي صعوبة إيصاله إلى الجزء الأيمن من الجسم ، دون آثار خارج الهدف. غالبًا ما تتراكم الجسيمات النانوية المحقونة في الكبد ، لذلك تجري الآن العديد من التجارب السريرية التي تقيِّم علاجات الرنا المرسال المحتملة لأمراض الكبد. أثبتت لقاحات Covid-19 القائمة على الحمض النووي الريبي ، والتي يتم حقنها مباشرة في الأنسجة العضلية ، فعاليتها. في كثير من هذه الحالات ، يتم تغليف mRNA في جسيمات نانوية دهنية – وهي كرة دهنية تحمي mRNA من الانهيار المبكر وتساعدها على دخول الخلايا المستهدفة.
قبل عدة سنوات ، شرع مختبر أندرسون في تصميم جزيئات تكون أكثر قدرة على نقل الخلايا الظهارية التي تشكل معظم بطانة الرئتين. في عام 2019 ، ابتكر مختبره جسيمات نانوية يمكنها توصيل الحمض النووي الريبي (mRNA) الذي يشفر بروتينًا حيويًا إلى خلايا الرئة. صنعت هذه الجسيمات من البوليمرات بدلاً من الدهون ، مما جعلها أسهل في الهباء الجوي للاستنشاق في الرئتين. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من العمل على تلك الجسيمات لزيادة فعاليتها وزيادة فائدتها.
في دراستهم الجديدة ، شرع الباحثون في تطوير جزيئات نانوية دهنية يمكن أن تستهدف الرئتين. تتكون الجسيمات من جزيئات تحتوي على جزأين: مجموعة رأس موجبة الشحنة وذيل دهني طويل. تساعد الشحنة الموجبة لمجموعة الرأس الجسيمات على التفاعل مع mRNA سالب الشحنة ، كما أنها تساعد mRNA على الهروب من الهياكل الخلوية التي تبتلع الجسيمات بمجرد دخولها الخلايا.
في غضون ذلك ، يساعد هيكل الذيل الدهني الجزيئات على المرور عبر غشاء الخلية. توصل الباحثون إلى 10 تركيبات كيميائية مختلفة للذيول الدهنية ، إلى جانب 72 مجموعة رأس مختلفة. من خلال فحص مجموعات مختلفة من هذه الهياكل في الفئران ، تمكن الباحثون من تحديد تلك التي من المرجح أن تصل إلى الرئتين.
تسليم فعال
في مزيد من الاختبارات على الفئران ، أظهر الباحثون أنه يمكنهم استخدام الجسيمات لتوصيل مكونات CRISPR / Cas9 المشفرة بالـ mRNA المصممة لقطع إشارة التوقف التي تم ترميزها وراثيًا في خلايا الرئة للحيوانات. عندما يتم إزالة إشارة التوقف هذه ، يتم تشغيل جين البروتين الفلوري. يسمح قياس إشارة الفلورسنت هذه للباحثين بتحديد النسبة المئوية للخلايا التي نجحت في التعبير عن الرنا المرسال.
ووجد الباحثون أنه بعد جرعة واحدة من الرنا المرسال ، تم نقل 40 في المائة من الخلايا الظهارية للرئة. وقد رفعت جرعتان المستوى إلى أكثر من 50 في المائة ، وثلاث جرعات حتى 60 في المائة. تتمثل أهم أهداف علاج أمراض الرئة في نوعين من الخلايا الظهارية تسمى خلايا النادي والخلايا الهدبية ، وقد تم نقل كل واحدة منها بنسبة 15 بالمائة تقريبًا.
يقول لي: “هذا يعني أن الخلايا التي تمكنا من تعديلها هي حقًا الخلايا التي تهم أمراض الرئة”. “يمكن أن تمكننا هذه الدهون من إيصال mRNA إلى الرئة بشكل أكثر كفاءة بكثير من أي نظام توصيل آخر تم الإبلاغ عنه حتى الآن.”
تتحلل الجسيمات الجديدة أيضًا بسرعة ، مما يسمح بإخراجها من الرئة في غضون أيام قليلة وتقليل خطر الالتهاب. يمكن أيضًا توصيل الجسيمات عدة مرات إلى نفس المريض إذا كانت هناك حاجة لتكرار الجرعات. يمنحهم هذا ميزة على طريقة أخرى لتقديم mRNA ، والتي تستخدم نسخة معدلة من فيروسات غدية غير ضارة. هذه الفيروسات فعالة جدًا في توصيل الحمض النووي الريبي (RNA) ولكن لا يمكن إعطاؤها مرارًا وتكرارًا لأنها تحفز استجابة مناعية في المضيف.
يقول دان بير ، مدير مختبر Precision NanoMedicine في جامعة تل أبيب ، الذي لم يشارك في الدراسة: “هذا الإنجاز يمهد الطريق لتطبيقات واعدة لتوصيل الجينات العلاجية لأمراض الرئة المختلفة”. “تتمتع هذه المنصة بالعديد من المزايا مقارنة باللقاحات والعلاجات التقليدية ، بما في ذلك أنها خالية من الخلايا ، وتمكّن من التصنيع السريع ، وتتميز بتعدد استخدامات عالية وملف تعريف أمان ملائم.”
لإيصال الجزيئات في هذه الدراسة ، استخدم الباحثون طريقة تسمى التقطير داخل الرغامى ، والتي غالبًا ما تستخدم كطريقة لنمذجة إيصال الدواء إلى الرئتين. إنهم يعملون الآن على جعل جسيماتهم النانوية أكثر استقرارًا ، بحيث يمكن رشها واستنشاقها باستخدام البخاخات.
يخطط الباحثون أيضًا لاختبار الجسيمات لإيصال mRNA الذي يمكنه تصحيح الطفرة الجينية الموجودة في الجين الذي يسبب التليف الكيسي ، في نموذج الفئران للمرض. كما يأملون في تطوير علاجات لأمراض الرئة الأخرى ، مثل التليف الرئوي مجهول السبب ، بالإضافة إلى لقاحات mRNA التي يمكن توصيلها مباشرة إلى الرئتين.
