نانوتکنولوژی ممکن است ژن تراپی برای درمان نابینایی را بهبود بخشد
نانوتکنولوژی ممکن است ژن تراپی برای درمان نابینایی را بهبود بخشد
با استفاده از فناوری نانو که واکسن‌های COVID-19 مبتنی بر mRNA را اختراع کرده، یک رویکرد جدید برای ژن درمانی ممکن است نحوه درمان انواع ارثی نابینایی را بهبود بخشد.
یک تیم مشترک از محققان با دانشگاه علوم و بهداشت اورگان و دانشگاه ایالتی اورگان رویکردی را توسعه داده‌اند که از نانوذرات لیپیدی - توپ‌های ریز و آزمایشگاهی چربی - برای رساندن رشته‌های اسید ریبونوکلئیک پیام‌رسان یا mRNA به داخل چشم استفاده می‌کند. برای درمان نابینایی، mRNA برای ایجاد پروتئین هایی طراحی می شود که جهش های ژنی آسیب رسان به بینایی را ویرایش می کنند.
در مطالعه‌ای که در Science Advances منتشر شد، این تیم نشان می‌دهد که چگونه سیستم انتقال نانوذرات لیپیدی آن، سلول‌های حساس به نور در چشم، به نام گیرنده‌های نوری، را در موش‌ها و پستانداران غیرانسانی هدف قرار می‌دهد. نانوذرات این سیستم با یک پپتید پوشیده شده است که بر اساس گفته محققان باعث ترمیم گیرنده های نوری است.
نویسنده مقاله، Gaurav Sahay، دانشیار کالج داروسازی OSU توضیح داد: پپتید ما مانند یک کد پستی است و نانوذرات لیپیدی شبیه پاکتی هستند که ژن درمانی را از طریق پست ارسال می کند. او همچنین یک قرارداد تحقیقاتی مشترک در موسسه چشم کیسی OHSU دارد. این پپتید تضمین می‌کند که mRNA دقیقاً به گیرنده‌های نوری تحویل داده می‌شود - سلول‌هایی که تا به حال نتوانسته‌ایم آنها را با نانوذرات لیپیدی هدف‌گیری کنیم.
دکتر رنی رایالز، استادیار چشم پزشکی در دانشکده پزشکی OHSU و یکی از نویسندگان این مطالعه افزود: بیش از 250 جهش ژنتیکی با بیماری های ارثی شبکیه مرتبط است، اما تنها یکی از آنها دارای ژن درمانی تایید شده است. این دانشمند افزود: "بهبود فناوری های مورد استفاده برای ژن درمانی می تواند گزینه های درمانی بیشتری را برای جلوگیری از نابینایی ارائه دهد. یافته های مطالعه ما نشان می دهد که نانوذرات لیپیدی می تواند به ما در انجام این کار کمک کند."
در سال 2017، سازمان غذا و دارو اولین ژن درمانی را برای درمان نوعی نابینایی ارثی تایید کرد. بسیاری از بیماران پس از دریافت درمان که با نام تجاری Luxturna فروخته می شود، بینایی بهبود یافته را تجربه کرده اند و از کوری در امان مانده اند. در این روش از نسخه اصلاح شده ویروس مرتبط با آدنو یا AAV برای تحویل مولکول های اصلاح کننده ژن استفاده می شود.
ژن درمانی های امروزی عمدتاً به AAV متکی هستند، اما محدودیت هایی نیز دارد. این ویروس نسبتاً کوچک است و از نظر فیزیکی نمی‌تواند حاوی دستگاه‌های ویرایش ژن برای برخی جهش‌های پیچیده باشد. و ژن درمانی مبتنی بر AAV تنها می تواند DNA را ارائه دهد، که منجر به ایجاد مداوم مولکول های ویرایش ژن می شود که ممکن است منجر به ویرایش های ژنتیکی ناخواسته شود.
نانوذرات لیپیدی یک جایگزین امیدوارکننده هستند زیرا محدودیت‌های اندازه مانند AAV ندارند. علاوه بر این، نانوذرات لیپیدی می‌توانند mRNA را تحویل دهند، که فقط ماشین‌های ویرایش ژن را برای مدت کوتاهی فعال نگه می‌دارد، بنابراین می‌تواند از ویرایش‌های خارج از هدف جلوگیری کند. پتانسیل نانوذرات لیپیدی با موفقیت واکسن‌های COVID-19 مبتنی بر mRNA که همچنین از نانوذرات لیپیدی برای تحویل mRNA استفاده می‌کنند، بیشتر ثابت شد. آنها همچنین اولین واکسن هایی بودند که برای COVID-19 در ایالات متحده مجاز شدند، به لطف سرعت و حجمی که می توان آنها را تولید کرد.
در این مطالعه، Sahay، Ryals و همکارانش نشان دادند که یک لایه نانوذرات لیپیدی پوشیده از پپتید می‌تواند به سمت سلول‌های گیرنده نوری در شبکیه هدایت شود، بافتی در پشت چشم که بینایی را امکان‌پذیر می‌کند. به عنوان اولین اثبات مفهوم، mRNA با دستورالعمل ساخت پروتئین فلورسنت سبز در داخل نانوذرات قرار داده شد.
پس از تزریق این مدل ژن درمانی مبتنی بر نانوذرات به چشم موش‌ها و نخستی‌های غیرانسانی، تیم تحقیقاتی از انواع تکنیک‌های تصویربرداری برای بررسی چشم‌های تحت درمان استفاده کردند. بافت شبکیه حیوانات به رنگ سبز درخشید که نشان می‌دهد پوسته نانوذرات لیپیدی به گیرنده‌های نوری می‌رسد و mRNAی که تحویل می‌دهد با موفقیت وارد شبکیه می‌شود و پروتئین فلورسنت سبز ایجاد می‌کند. این تحقیق اولین باری است که نانوذرات لیپیدی دارای گیرنده های نوری در یک پستاندار غیرانسانی هستند.
دانشمندان در حال حاضر در حال کار بر روی تحقیقات بعدی برای تعیین کمیت میزان بیان شده پروتئین فلورسنت سبز در مدل‌های شبکیه حیوانی هستند. آنها همچنین در حال توسعه درمانی با mRNA هستند که رمز مولکول های ویرایش ژن را حمل می کند.
Sahay و Ryals به توسعه سیستم تحویل ژن درمانی نانوذره خود با حمایت کمک مالی جدید 3.1 میلیون دلاری از موسسه ملی چشم موسسه ملی بهداشت ادامه خواهند داد.
