به گزارش ایده زیست نوترکیب و به نقل از نیوز مدیکال، به موازات رشد، تومور های جامد خودشان را با یک دیوار سختی از دفاع ملکولی احاطه میکنند. عبور داروها از این سد بسیار دشوار است. اکنون دانشمندان در دانشگاه UT Southwestern نانوذراتی را توسعه داده اند که میتواند سد فیزیکی ای که تومور ها را احاطه کرده را بشکنند تا به سلول های تومور برسند. به محض ورود، نانوذرات محموله خودشان را آزاد میکنند: یک سیستم ویرایش ژن که DNA درون تومور را تغییر میدهد و باعث توقف رشد سلول و فعال شدن سیستم ایمنی می شود.
این نانوذرات جدید که در مجله ی نیچر نانوتکنولوژی شرح داده شده اند، به طور موثری رشد و گسترش تومور های تخمدان و کبد را در موش متوقف کردند. این سیستم مسیر جدیدی برای استفاده از ابزار ویرایش ژن به نام CRISPR-Cas9 برای درمان سرطان ارائه میدهد.
در سال های اخیر، تکنولوژی CRISPR-Cas9 راهی را برای ویرایش انتخابی دی ان ای درون سلول های زنده ارائه کرده است. با وجود اینکه این سیستم ویرایش ژن دارای پتانسیل تغییر ژن هایی ست که محرک رشد سرطان هستند، تحویل CRISPR-Cas9 به تومور های جامد دشوار بوده است.
برای بیش از یک دهه، دکتر Siegwart و همکارانشان در حال مطالعه و طراحی نانوذرات لیپیدی بوده اند، کره های کوچکی از مولکول های چربی که میتواند محموله ملکولی ( از جمله واکسن های mRNA COVID-19) را به بدن انسان حمل کند. در سال 2020 این گروه پژوهشی نشان دادند که چگونه میتوان این نانوذرات را به بافت های ویژه انتقال داد، موضوعی که تا پیش از این یکی از چالش های این حوزه بوده است.
در این مطالعه جدید، به منظور هدف قرار دادن سرطان، محققان کارشان را با نانوذراتی اغاز کردند که از پیش برای حمل به سلول های کبد بهینه شده بودند. انها یک قطعه RNA کوچک ( که siRNA نام دارد) را به نانوذرات اضافه کردند که میتواند ژن focal adhesion kinase (FAK) را خاموش کند. ژنی که یک نقش اصلی در کنار هم قرار دادن دفاع فیزیکی تعدادی از تومور ها به عهده دارد.
به گفته دکتر Zhang نویسنده اول این مقاله: هدف قرار دادن FAK نه تنها سد اطراف تومور ها را تضعیف میکند و باعث میشود تا نانوذرات خودشان راهشان را برای ورود به داخل تومور باز کنند، بلکه به سلول های ایمنی هم اجازه میدهد تا وارد شوند.
درون نانوذرات جدیداً مهندسی شده، محققان سیستمی از CRISPR-Cas9 را قرار دادند که میتواند ژن PD-L1 را ویرایش کند. تعدادی از سرطان ها از این ژن برای تولید مقادیر زیادی از پروتئین PD-L1 استفاده میکنند که توانایی سیستم ایمنی را برای حمله به تومورها کاهش میدهد. دانشمندان پیشتر نشان داده بودند که اختلال در این ژن در برخی سرطان ها میتواند آن ترمز های متوقف کننده سیستم ایمنی را برداشته و سیستم ایمنی فرد را قادر سازد تا سلول های سرطانی را بکشد.
دکتر Siegwart و همکارانشان نانوذرات جدید را در چهار مدل موشی سرطان تخمدان و کبد آزمایش کردند. انها نخست مشاهده کردند که با افزودن siRNA به منظور مسدود کردن FAK، ماتریکس مولکول های اطراف تومور تضعیف شده و نسبت به حالت عادی نفوذ پذیر تر شد. سپس انها سلول های توموری را بررسی کردند و مشاهده کردند که تعداد بیشتری از نانو ذرات به سلول ها رسیده بودند و به طور موثری ژن PD-L1 را تغییر داده بودند.
در نهایت انها دریافتند که تومور ها در موش هایی که با نانوذراتی که FAK و PD-L1 را هدف قرار داده بود به یک هشتم سایز نسبت به تومور هایی که تنها با نانوذرات خالی تیمار شده بودند کوچک شده بودند. علاوه بر این، سلول های ایمنی بیشتری به تومور ها نفوذ کرده بودند و موش تیمار شده به طور متوسط دو برابر بیشتر زنده ماندند.
پژوهش های بیشتری نیاز است تا ایمنی و اثربخشی این نانوذرات را در طیف وسیعی از انواع تومور نشان دهد. محققان بیان کردند که این درمان ممکن است همراه با با روش های ایمنی درمانی سرطان که هدفشان استفاده از سیستم ایمنی برای حمله به تومورها می باشد مفید باشد.
در پایان دکتر Siegwart گفت: بعد از موفقیت جهانی واکسن های COVID-19 LNP همه ما شگفت زده ایم در مورد اینکه چه کار های دیگری LNP میتواند انجام دهد. اینجا LNP های جدیدی را توسعه داده ایم که قادر است چندین داروی ژنتیکی را به طور هم زمان با هدف بهبود نتیجه درمان در سرطان تحویل دهد. به وضوح ظرفیت زیادی برای داروهای LNP برای درمان طیف متنوعی از بیماری ها وجود دارد.
