درمان‌های مبتنی بر "آران‌ای پیام‌رسان"(mRNA) ممکن است بتوانند طیف گسترده‌ای از بیماری‌ها مانند سرطان، بیماری‌های ژنتیکی و ویروس‌های کشنده را درمان کنند.

این داروها برای داشتن عملکرد درست باید به صورت حباب‌های چربی در مقیاس نانو به نام "نانوذرات لیپیدی"(LNPs)، مستقیما به سلول‌های مورد نظر برسند و اگر به سلول مناسب نرسند، نتیجه خوبی حاصل نمی‌شود.

پژوهشگران "مؤسسه فناوری جورجیا"(Georgia Tech) و دانشکده پزشکی "دانشگاه اموری"(Emory University)، گامی دیگر به سوی بهبود و توسعه درمان‌های مبتنی بر آران‌ای پیام‌رسان برداشته‌اند. آنها سیستمی را ابداع کرده‌اند که کمک می‌کند تا نانوذرات بیشتر قابل پیش‌بینی باشند. اکتشافات این گروه پژوهشی می‌تواند بر مسیر تحقیقات رو به رشد و رقابتی در این زمینه تأثیر بگذارد.

"جیمز دالمن"(James Dahlman)، از پژوهشگران این پروژه گفت: من در مورد این پژوهش، بسیار هیجان‌زده هستم و پیش‌بینی می‌کنم که بیشتر پروژه‌های آینده خود را بر این روش متمرکز کنیم.

توالی‌یابی رویدادها

دالمن طی چند سال گذشته، با پروفسور "فیلیپ سانتانجلو"(Philip Santangelo)، پژوهشگر دانشگاه اموری همکاری داشته است. آزمایشگاه سانتانجلو، درمان‌های مبتنی بر آران‌ای پیام‌رسان را توسعه می‌دهد و آزمایشگاه دالمن طی این همکاری توانست به دارورسانی با کمک نانوذرات لیپیدی بپردازد.

گروه دالمن برای سرعت بخشیدن به روند آزمایش اثربخشی نانوذرات لیپیدی خود، روشی به نام "کدگذاری DNA" را توسعه داده‌اند. آنها در این فرآیند، قطعه‌ای از DNA را وارد می‌کنند که مربوط به یک نانوذره لیپیدی معین است. سپس، نانوذرات لیپیدی تزریق می‌شوند و سلول‌ها با استفاده از توالی‌یابی ژنتیکی مورد بررسی قرار می‌گیرند.

این سیستم شناسایی می‌کند که کدام بارکد به کدام اهداف خاص رسیده است و امیدوارکننده‌ترین نانوذرات را برجسته می‌کند. از آنجا که بسیاری از توالی‌های DNA را می‌توان به طور همزمان خواند، فرآیند بارکدگذاری امکان می‌دهد تا بسیاری از آزمایش‌ها به طور همزمان انجام شوند. در نتیجه، کشف ناقلان نانوذرات لیپیدی موثر تسریع می‌شود.

بارکد DNA، فرآیند غربالگری نانوذرات را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده است اما هنوز یک مانع مهم بر سر راه دارورسانی وجود دارد. سلول‌ها به دلیل تنوع خود، به نوعی شبیه به اهداف متحرک هستند. دالمن خاطرنشان کرد: سلول‌هایی که پیشتر تصور می‌شد همگن هستند، از زیرمجموعه‌های سلولی متمایز و متنوعی تشکیل شده‌اند.

گروه دالمن حدس زدند که این ناهمگنی شیمیایی و ژنتیکی، تأثیری قوی بر سطح عملکرد نانوذرات لیپیدی دارند که می‌توانند درمان‌های مبتنی بر آر.ان.ای پیام رسان را به سلول‌ها ارائه دهند.

دالمن گفت: سلول‌ها فقط یک پروتئین ندارند که آنها را مشخص کند؛ بلکه بسیار پیچیده هستند. آنها را می‌توان با ترکیبی از چند مولفه تعریف کرد و اگر صادق باشیم، بهتر است با استفاده از تمام ژن‌هایی که بیان می‌کنند یا نمی‌کنند، تعریف شوند.

پژوهشگران برای آزمایش فرضیه خود، روش جدیدی را برای اندازه‌گیری همه این موارد به طور همزمان ابداع کردند. این سیستم تحویل نانوذرات، "هدف‌یابی-توالی‌یابی نانوذرات تک سلولی" (SENT-seq) نامیده می‌شود.

پژوهشگران با استفاده از روش SENT-seq توانستند بررسی کنند که نانوذرات لیپیدی چگونه بارکدهای DNA و آران‌ای پیام‌رسان را به سلول‌ها می‌رسانند و همچنین، هویت سلول را در میان هزاران سلول جداگانه تعیین کنند.

این روش می‌تواند یک جهش مهم برای کشف نانوذرات لیپیدی با توان عملیاتی بالا باشد. روش SENT-seq به پژوهشگران امکان داد تا زیرگروه‌های سلولی را شناسایی کنند که جذب نانوذرات را نشان می‌دهند و ژن‌های مرتبط با آن زیرگروه‌ها را مشخص کنند.

علاوه بر آزمایش اثربخشی دارو و چگونگی واکنش زیرگروه‌های سلولی خاص نسبت به نانوذرات، پژوهشگران در حال شناسایی ژن‌هایی هستند که در جذب موفقیت‌آمیز نانوذرات لیپیدی نقش دارند.

دالمن گفت: داده‌های این پژوهش نشان می‌دهند که زیرمجموعه‌های مختلف سلولی، واکنش‌های متمایزی نسبت به نانوذرات دارند که بر نحوه عملکرد درمان مبتنی بر آران‌ای پیام‌رسان تأثیر می‌گذارند. هنوز کارهای زیادی برای انجام دادن وجود دارد اما ما فکر می‌کنیم توانایی تحویل نانوذرات با کارایی بالا و واکنش سلول به نانوذرات، به ارائه درمان‌های بهتری مبتنی بر آران‌ای پیام‌رسان می‌انجامد.

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

منبع: نانومگزین