نانوذرات هوشمند، بیماری ژنتیکی نادر را برای ماه‌ها خاموش کردند

پژوهشگران نانوذراتی طراحی کرده‌اند که می‌توانند ژن معیوب را به‌طور هم‌زمان در کبد و ریه‌ اصلاح کنند. این روش، تنها با یک بار تزریق، اثرات بیماری را برای ماه‌ها کاهش داده است. فناوری جدید می‌تواند راه‌گشای درمان بیماری‌هایی باشد که چند اندام را به‌طور هم‌زمان درگیر می‌کنند.

کد خبر: ۸۱۵۴۵۶

تاریخ: ۱۰ تير ۱۴۰۴ - ۰۸:۳۷

به گزارش روز سه‌شنبه گروه علمی ایران اکونومیست از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، دانشمندان دانشگاه علوم پزشکی جنوب‌غربی تگزاس موفق به توسعه سامانه‌ای پیشرفته از نانوذرات شدند که می‌تواند به‌طور هم‌زمان چند اندام بدن را هدف قرار داده و نقص‌های ژنتیکی را اصلاح کند؛ دستاوردی که افق جدیدی برای درمان بیماری‌های ژنتیکی پیچیده گشوده است.

این گروه از پژوهشگران از مرکز پزشکی دانشگاه علوم پزشکی جنوب‌غربی تگزاس (UT Southwestern Medical Center) موفق به ساخت یک سامانه پیشرفته ویرایش ژن شده‌اند که قابلیت هدف‌گیری هم‌زمان کبد و ریه را دارد. این فناوری، در مدل‌های پیش‌بالینی از بیماری نادر «کمبود آلفا-۱ آنتی‌تریپسین» (AATD)، توانست تنها با یک بار تزریق، علائم بیماری را به‌طور چشمگیری کاهش دهد و اثر درمانی آن تا چندین ماه ادامه یافت. نتایج این پژوهش در مجله علمی معتبر Nature Biotechnology منتشر شده است.

بیماری AATD از جمله اختلالات ژنتیکی نادری است که به دلیل بروز جهش در تنها یک نوکلئوتید از ژن SERPINA۱ رخ می‌دهد. این جهش به تجمع یک پروتئین سمی در سلول‌های کبدی منجر می‌شود؛ پروتئینی که نسخه سالم آن در بدن نقش بازدارنده آنزیمی را در ریه‌ها ایفا می‌کند. از این‌رو، این بیماری هم‌زمان کبد و ریه‌ها را درگیر می‌کند و موجب بروز بیماری‌هایی چون آمفیزم می‌شود.

«دنیل زیگ‌وارت» (Daniel Siegwart)، استاد مهندسی زیست‌پزشکی و بیوشیمی در این دانشگاه، رهبری تیمی را بر عهده داشت که در سال ۲۰۲۰ روشی به‌نام «هدف‌گیری انتخابی اندام» یا SORT را معرفی کرد. در این روش، نانوذرات لیپیدی (LNPs) با ترکیب‌های خاصی طراحی می‌شوند که مولکول‌های ویرایش ژن را به‌طور دقیق به اندام‌های مشخصی منتقل می‌کنند. اما تا پیش از این پژوهش، چنین سامانه‌ای تنها برای هدف‌گیری یک اندام در هر بار طراحی شده بود.

در پژوهش جدید، تیم زیگ‌وارت موفق شد تا با بازطراحی ترکیب‌های لیپیدی نانوذرات SORT، سامانه‌ای توسعه دهد که بتواند به‌طور هم‌زمان در دو اندام مهم (کبد و ریه) به ویرایش ژن بپردازد. این سامانه قادر است ویرایشگرهای ژنتیکی بزرگی را حمل کرده و جهش ایجادشده در نوکلئوتید معیوب را با نسخه سالم جایگزین کند.

در آزمایش‌های انجام‌شده بر سلول‌های کبدی استخراج‌شده از بیماران، این نانوذرات موفق شدند ژن جهش‌یافته را به‌درستی اصلاح کنند. همچنین در مدل موش‌های تراریخته که ژن معیوب انسانی را در تمامی سلول‌های خود داشتند، تنها یک نوبت تزریق از این نانوذرات منجر به ویرایش ۴۰ درصد از سلول‌های کبد و ۱۰ درصد از سلول‌های AT۲ در ریه‌ها شد؛ سلول‌هایی که بیشترین آسیب را در بیماری AATD متحمل می‌شوند.

جالب آن‌که اثر اصلاح ژنتیکی در کبد تا ۳۲ هفته پایدار باقی ماند و سطح پروتئین سمی در آن تا ۸۰٪ کاهش یافت. چهار هفته پس از درمان، تجمعات سمی در بافت کبد تقریباً به‌طور کامل از بین رفت. گرچه مدل حیوانی مورد استفاده در این مطالعه همان آسیب‌های ریوی را که در انسان بروز می‌کند، نشان نمی‌دهد، اما بررسی‌ها نشان دادند آنزیم مخربی که در AATD فعال می‌شود، تا ۸۹ درصد مهار شده است.

به‌گفته زیگ‌وارت، این یافته‌ها اثبات می‌کنند که سامانه SORT قابلیت درمان بیماری‌هایی را دارد که چند اندام را به‌طور هم‌زمان درگیر می‌کنند.