نانوذراتی که درمان سرطان را متحول می‌کنند

پژوهشگران آمریکایی، نانوذرات جدیدی را ابداع کرده‌اند که می‌توانند راحت‌تر به سلول‌های سرطانی برسند و آنها را از بین ببرند.

کد خبر: ۴۶۱۷۹۱

تاریخ: ۰۴ تير ۱۴۰۱ - ۱۵:۵۷

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از نانومگزین، همان طور که تومورهای جامد رشد می‌کنند، خود را با دیواره ضخیم و سفتی از دفاع مولکولی می‌پوشانند. عبور داروها از این سد، بسیار دشوار است. اکنون، دانشمندان "مرکز پزشکی دانشگاه تگزاس ساوت‌وسترن"(UT Southwestern)، نانوذراتی ابداع کرده‌اند که می‌توانند موانع فیزیکی اطراف تومورها را برای رسیدن به سلول‌های سرطانی از بین ببرند. نانوذرات پس از داخل شدن، محموله خود را آزاد می‌کنند. این محموله، یک سیستم ویرایش ژن است که DNA درون تومور را تغییر می‌دهد، رشد آن را متوقف می‌کند و سیستم ایمنی را فعال می‌سازد.

دکتر "دنیل سیگوارت"(Daniel Siegwart)، دانشیار بیوشیمی مرکز پزشکی دانشگاه تگزاس ساوت‌وسترن و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: نانوذرات جدید به طور موثری توانستند رشد و گسترش تومورهای تخمدان و کبد را در موش‌ها متوقف کنند. این سیستم، مسیر جدیدی را برای استفاده از روش‌های ویرایش ژن موسوم به "Cas9" در درمان سرطان ارائه می‌دهد.

وی افزود: اگرچه فناوری کریسپر یک روش جدید را برای درمان سرطان ارائه می‌دهد اما این فناوری به دلیل توانایی پایین در انتقال محموله به تومورها، به شدت با مانع روبه‌رو شده است.

فناوری Cas9 در سال‌های اخیر، راهی را برای ویرایش انتخابی DNA سلول‌های زنده برای پژوهشگران فراهم کرده است. اگرچه سیستم ویرایش ژن می‌تواند به تغییر ژن‌هایی بپردازد که باعث رشد سرطان می‌شوند اما رساندن Cas9 به تومورهای جامد، کاری چالش‌برانگیز بوده است.

دکتر سیگوارت و همکارانش برای بیش از یک دهه، به بررسی و طراحی "نانوذرات لیپیدی"(LNPs) پرداخته‌اند. نانوذرات لیپیدی، کُره‌های کوچکی متشکل از مولکول‌های چربی هستند که می‌توانند محموله‌های مولکولی مانند واکسن‌های کووید-۱۹ مبتنی بر آران‌ای پیام‌رسان ‌را به بدن انسان منتقل کنند. گروه دکتر سیگوارت در سال ۲۰۲۰ نشان دادند که چگونه می‌توان نانوذرات را به سوی بافت‌های خاصی هدایت کرد.

پژوهشگران در این پژوهش جدید، کار خود را با نانوذراتی آغاز کردند که پیشتر به منظور هدف قرار دادن سرطان، برای سفر به کبد ابداع شده بودند. آنها قطعه کوچکی از آران‌ای موسوم به "آران‌ای کوچک مداخله‌گر"(siRNA) را اضافه کردند که می‌تواند "پروتئین تیروزین کیناز ۲"(FAK) را متوقف کند. این ژن، نقشی مرکزی را در حفظ دفاع فیزیکی تعدادی از تومورها بر عهده دارد.

"دی ژانگ"(Di Zhang)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: هدف قرار دادن FAK نه تنها مانع اطراف تومورها را تضعیف می‌کند و نانوذرات را یاری می‌دهد تا راه خود را به داخل تومور باز کنند، بلکه راه را برای فعالیت سلول‌های ایمنی نیز هموار می‌سازد.

پژوهشگران درون نانوذرات تازه مهندسی‌شده، Cas9 را کپسوله کردند که می‌توانست ژن "PD-L1" را ویرایش کند. بسیاری از سرطان‌ها از این ژن برای تولید سطوح بالایی از پروتئین PD-L1 استفاده می‌کنند که توانایی سیستم ایمنی را برای حمله به تومورها فعال می‌سازد. دانشمندان پیشتر نشان داده بودند که اختلال در ژن PD-L1 در برخی از سرطان‌ها می‌تواند این توانایی را تقویت کند و سیستم ایمنی را قادر سازد تا سلول‌های سرطانی را از بین ببرد.

سیگوارت، ژانگ و همکارانشان، نانوذرات جدید را در چهار مدل موش مبتلا به سرطان تخمدان و کبد آزمایش کردند. آنها ابتدا نشان دادند که افزودن آران‌ای کوچک مداخله‌گر برای خاموش کردن FAK، سفتی ماتریکس مولکول‌های اطراف تومورها کمتر از حد معمول می‌شود و امکان نفوذ به آن افزایش می‌یابد. سپس پژوهشگران، سلول‌های تومور را تجزیه و تحلیل کردند و دریافتند که نانوذرات بیشتری به سلول‌ها رسیده‌اند و ژن PD-L1 را به طور موثر تغییر داده‌اند.

در نهایت، آنها دریافتند که تومورهای موش‌های تحت درمان با نانوذرات که هم FAK و هم PD-L1 را هدف قرار داده بودند، به حدود یک هشتم اندازه تومورهایی رسیده است که فقط با نانوذرات خالی درمان شده بودند. علاوه بر این، سلول‌های ایمنی بیشتری به تومورها نفوذ کردند و موش‌های تحت درمان به طور میانگین تا حدود دو برابر بیشتر زنده ماندند.

برای نشان دادن ایمنی و کارآیی نانوذرات در انواع مختلف تومور، بررسی بیشتری مورد نیاز است. پژوهشگران گفتند که این درمان ممکن است برای ارتباط برقرار کردن با ایمنی‌درمانی سرطان نیز سودمند باشد که هدف آن استفاده از سیستم ایمنی برای حمله کردن به تومورها است.

سیگوارت اضافه کرد: پس از موفقیت جهانی واکسن‌های کووید-۱۹، برای همه ما سوال است که نانوذرات لیپیدی چه کارهای دیگری می‌توانند انجام دهند. ما در این پژوهش، نانوذرات لیپیدی جدیدی را توسعه دادیم که می‌توانند چندین نوع داروی ژنتیکی را به طور همزمان برای بهبود نتایج درمان سرطان حمل کنند. به وضوح دیده می‌شود که پتانسیل زیادی برای داروهای مبتنی بر نانوذرات لیپیدی در درمان انواع مختلف بیماری‌ها وجود دارد.

این پژوهش، در مجله "Nature Nanotechnology" به چاپ رسید.