اخبار علمی, مطالب
دانشمندان از پروتئین انسان برای رساندن داروهای مولکولی به سلول ها استفاده می کنند!
بستر تحویل جدید در مدل های سلولی به طور موثر کار میکند و با توسعه بیشتر میتواند دسته ی جدیدی از روشهای تحویل را برای طیف وسیعی از داروهای مولکولی از جمله روشهای ویرایش ژن و جایگزینی ژن ایجاد کند.
وسایل حمل و نقل موجود برای این درمان ها میتواند ناکارآمد باشد و به طور تصادفی در ژنوم سلولها ادغام شود و برخی نیز میتوانند واکنش های ایمنی ناخواسته را تحریک کنند. SEND(Selective Endogenous eNcapsidation for cellular Delivery ) این وعده را میدهد که بر این محدودیت ها غلبه کند، این اتفاق می تواند فرصت های جدیدی را برای استقرار پزشکی مولکولی ایجاد کند.
نویسنده ی ارشد این مطالعه می گوید: جامعه ی زیست پزشکی در حال توسعه ی درمان ها مولولی قوی است اما رساندن آنها به سلول ها به روشی دقیق و کارآمد، چالش برانگیز است.
این تیم توضیح میدهد که چگونه SEND از مولکول های ساخته شده توسط سلول های انسانی استفاده می کند. در مرکز SEND پروتئینی به نام PEG10 وجود دارد که به طور معمول به mRNA خود متصل می شود و یک کپسول محافظ کروی در اطراف آن تشکیل می دهد.این تیم در مطالعه خود PEG10 را مهندسی کردند تا به صورت انتخابی RNA های دیگر را بسته بندی کند و تحویل دهد. دانشمندان از SEND برای تحویل سیستم ویرایش ژن CRISPR-Cas9 به سلول های موش و انسان برای ویرایش ژن های هدف استفاده کردند. محققین میگویند: PEG10 در توانایی انتقال RNA منحصر به فرد نیست. این مطالعه نشان می دهد که احتمالاً سایر سیستم های انتقال RNA در بدن انسان وجود دارد که می توان از آنها برای اهداف درمانی استفاده کرد.
پروتئین PEG10 به طور طبیعی در انسان وجود دارد و از یک “رتروترانسپوزون”-یک عنصر ژنتیکی شبیه ویروس-که میلیون ها سال پیش خود را در ژنوم اجداد انسان ادغام کرده است ، مشتق شده است. با گذشت زمان ، PEG10 توسط بدن انتخاب شد تا بخشی از مجموعه پروتئین های مهم برای زندگی شود.
چهار سال پیش ، محققان نشان دادند که پروتئین دیگری که از رتروترانسپوزون مشتق شده است، ARC، ساختارهای شبیه ویروس را تشکیل می دهد و در انتقال RNA بین سلول ها نقش دارد. اگرچه این مطالعات نشان می دهد که ممکن است بتوان پروتئین های رتروترانسپوزون را به عنوان یک بستر تحویل مهندسی کرد ، اما دانشمندان با موفقیت از این پروتئین ها برای بسته بندی و انتقال محموله های RNA خاص در سلول های پستانداران استفاده نکرده اند.
تیم تحقیقات با علم به اینکه برخی پروتئین های مشتق از رتروترانسپوزون قادر به اتصال و بسته بندی محموله های مولکولی هستند ، به این پروتئین ها به عنوان وسایل حمل احتمالی روی آوردند. آنها به طور سیستماتیک از طریق این پروتئین ها در ژنوم انسان به دنبال پروتئین هایی بودند که بتوانند کپسول محافظ ایجاد کنند. این تیم در تجزیه و تحلیل اولیه خود 48 ژن انسانی را پیدا کردند که پروتئین ها را کد می کنند و ممکن است این توانایی را داشته باشند. از این تعداد ، 19 پروتئین کاندید در موش و انسان وجود داشت. در رده سلولی تیم مورد مطالعه ، PEG10 به عنوان یک حمل کننده کارآمد برجسته شد. سلول ها به طور قابل توجهی بیشتر از سایر پروتئین های آزمایش شده ذرات PEG10 را آزاد کردند. ذرات PEG10 همچنین بیشتر حاوی mRNA خود هستند ، که نشان می دهد PEG10 ممکن است بتواند مولکولهای RNA خاصی را بسته بندی کند.
برای توسعه فناوری SEND تیم، توالی های مولکولی یا سیگنال هایی را در mRNA PEG10 شناسایی کرد که PEG10 تشخیص می دهد و برای بسته بندی mRNA خود استفاده می کند. سپس محققان از این سیگنال ها برای مهندسی PEG10 و دیگر محموله های RNA استفاده کردند تا PEG10 بتواند RNA های انتخابی را بسته بندی کند. در مرحله بعد تیم تحقیقاتی کپسول PEG10 را با پروتئین های اضافی به نام “fusogens” تزئین کرد که در سطح سلول ها یافت می شود و به آنها کمک می کند تا با هم ترکیب شوند. با مهندسی ترکیبات فوزوژن روی کپسول PEG10 ، محققان باید بتوانند کپسول را به نوع خاصی از سلول ، بافت یا اندام، هدف قرار دهند. به عنوان اولین گام در جهت دستیابی به این هدف ، تیم از دو فوزوژن مختلف ، از جمله یکی در بدن انسان ، برای تحویل محموله SEND استفاده کرد. با ترکیب و تطبیق اجزای مختلف در سیستم SEND ، ما معتقدیم که این سیستم عامل مدولار برای توسعه داروهای مختلف برای بیماری های مختلف را فراهم می کند.
SEND از پروتئین هایی تشکیل شده است که به طور طبیعی در بدن تولید می شوند ، به این معنی که ممکن است پاسخ ایمنی را تحریک نکند. اگر این امر در مطالعات بیشتر نشان داده شود ، محققان می گویند SEND می تواند فرصت هایی را برای ارائه ژن درمانی به طور مکرر با حداقل عوارض جانبی ایجاد کند. در مرحله بعد ، تیم SEND را روی حیوانات آزمایش می کند و سیستم را مهندسی می کند تا محموله را به انواع بافت ها و سلول ها برساند.
مترجم: سرکار خانم غزل زارعی
