(أخبار نانويرك): تحيط الأورام الصلبة أثناء نموها بجدار سميك يصعب اختراقه من الدفاعات الجزيئية. من المعروف أن تجاوز العقاقير هذا الحاجز صعب للغاية. طور العلماء في “UT Southwestern” جسيمات نانوية تكسر الحواجز المادية حول الأورام للوصول إلى الخلايا السرطانية. بمجرد الدخول، تطلق الجسيمات النانوية حمولتها: نظام تحرير الجينات يغير الحمض النووي داخل الورم، ويمنع نموه وينشط جهاز المناعة.
الجسيمات النانوية الجديدة، الموصوفة في دورية “Nature Nanotechnology” تحت عنوان (“تحسين تحرير الجينات CRISPR / Cas من خلال تعديل الخصائص الميكانيكية الخلوية لعلاج السرطان”)*، وقف نمو وانتشار أورام المبيض والكبد في الفئران بشكل فعال. يقول مدير الدراسة دانيال سيغوارت، دكتوراه، أستاذ الكيمياء الحيوية في “UT Southwestern”. يقدم النظام مسارًا جديدًا للأمام لاستخدام أداة تحرير الجينات المعروفة باسم “CRISPR-Cas9” في علاج السرطان.
قال الدكتور سيغوارت ، عضو مركز هارولد سي سيمونز الشامل للسرطان: “على الرغم من أن تقنية “CRISPR” تقدم نهجًا جديدًا لعلاج السرطان، إلا أن التكنولوجيا منعت عن توصيل الحمولات إلى الأورام بالكفاءة المطلوبة،”.
في السنوات الأخيرة، أعطت تقنية “CRISPR-Cas9” الباحثين طريقة لتحرير الحمض النووي بشكل انتقائي داخل الخلايا الحية. في حين أن نظام تحرير الجينات يوفر إمكانية تغيير الجينات التي تدفع نمو السرطان، فإن التوصيل عبر “CRISPR-Cas9” إلى الأورام الصلبة كان يمثل تحديًا.
لأكثر من عقد من الزمان، كان الدكتور سيغوارت وزملاؤه يدرسون ويصممون الجسيمات النانوية الدهنية التي تعرف اختصارا ب (LNPs)**، وهي كرات صغيرة من الجزيئات الدهنية التي يمكن أن تحمل الشحنات الجزيئية (بما في ذلك اللقاحات الحديثة لجائحة الكوفيد 19 الحديثة المعروفة ب “mRNA COVID-19”) إلى جسم الإنسان. في عام 2020، أوضحت مجموعة الدكتور سيغوارت كيفية توجيه الجسيمات النانوية إلى أنسجة معينة، وهو ما كان يمثل تحديًا في هذا المجال.
في إطار الجهود الجديدة، لاستهداف السرطان، بدأ الباحثون بالجسيمات النانوية التي قاموا بالفعل بتحسينها للانتقال إلى الكبد. أضافوا قطعة صغيرة من الحمض النووي الريبي (تسمى الحمض النووي قصيرة التداخل أو siRNA) يمكنها إيقاف كيناز الالتصاق البؤري ويعر ف اختصارا ب (FAK)، وهو جين يلعب دورًا مركزيًا في تماسك الدفاعات الجسدية لعدد من الأورام.
قال دي تشانغ، دكتوراه، زميل أبحاث ما بعد الدكتوراه في” UTSW” والمؤلف الأول للورقة: “الاستهداف لكيناز الالتصاق البؤري (FAK) لا يضعف الحاجز المحيط بالأورام فقط ويجعل من السهل على الجسيمات النانوية أن تشق طريقها إلى الورم، ولكن أيضًا يمهد الطريق للسماح للخلايا المناعية بالدخول”.
داخل الجسيمات النانوية المصممة حديثًا، غلف الباحثون آلية “CRISPR-Cas9” التي يمكنها تحرير الجين المعروف ب “PD-L1”. تستخدم العديد من السرطانات هذا الجين لإنتاج مستويات عالية من بروتين”PD-L1″، مما يحد من قدرة الجهاز المناعي على مهاجمة الأورام. أظهر العلماء سابقًا أن تعطيل جين “PD-L1″، في بعض أنواع السرطان، يمكن أن يرفع تلك المكابح ويمكّن الجهاز المناعي للشخص من قتل الخلايا السرطانية.
اختبر سيغوارت و تشانغ وزملاؤهم الجسيمات النانوية الجديدة في أربعة نماذج من الفئران لسرطان المبيض وسرطان الكبد. أظهروا أولاً أنه بإضافة “siRNA” لإيقاف “FAK”، كانت مصفوفة الجزيئات حول الأورام أقل صلابة وأسهل في الاختراق من المعتاد. ثم قاموا بتحليل الخلايا السرطانية ووجدوا أن العديد من الجسيمات النانوية قد وصلت إلى الخلايا، مما أدى إلى تغيير جين “PD-L1” بشكل فعال.
أخيرًا، وجدوا أن الأورام في الفئران التي عولجت بالجسيمات النانوية التي استهدفت كلاً من “FAK” و “PD-L1” تقلصت إلى حوالي ثُمن حجم الأورام التي عولجت بجسيمات نانوية فارغة فقط. بالإضافة إلى ذلك، تسلل المزيد من الخلايا المناعية إلى الأورام، ونجت الفئران المعالجة، في المتوسط، حوالي ضعف المدة.
هناك حاجة إلى مزيد من العمل لإظهار سلامة وفعالية الجسيمات النانوية في مجموعة متنوعة من أنواع الأورام. قال الباحثون إن العلاج قد يكون مفيدًا بالاقتران مع العلاجات المناعية للسرطان الموجودة التي تهدف إلى استخدام جهاز المناعة لمهاجمة الأورام.
قال الدكتور سيغوارت” بعد النجاح العالمي للقاحات “COVID-19 LNP”، نتساءل جميعًا عما يمكن أن تفعله الجسيمات النانوية الدهنية ” LNPs”. هنا قمنا بتطوير الجسيمات النانوية الدهنية “LNPs” جديدة قادرة على تقديم أنواع متعددة من الأدوية الجينية في وقت واحد لتحسين النتائج العلاجية في السرطان. من الواضح أن هناك إمكانات كبيرة لأدوية الجسيمات النانوية الدهنية ” LNP” لعلاج أنواع مختلفة من الأمراض”.
المصدر: UT Southwestern Medical Center – الترجمة: موقع نادي نانو
الهوامش:
*Enhancing CRISPR/Cas gene editing through modulating cellular mechanical properties for cancer therapy
**Lipid Nanoparticle
