(أخبار نانويرك): أتاح التقدم في تكنولوجيا النانو إمكانية تصنيع هياكل من الحمض النووي (DNA) لاستخدامها في التطبيقات الطبية الحيوية مثل توصيل الأدوية أو صنع اللقاحات، لكن بحثًا جديدًا على الفئران يبحث في سلامة هذه التكنولوجيا.
باستخدام تقنية تسمى DNA Origami (DO) – وهي عملية تتضمن طي خيوط تكميلية من الحمض النووي إلى حلزون مزدوج مرارًا وتكرارًا – يمكن للعلماء بناء مجموعة متنوعة من الأجهزة الدقيقة ذات الأشكال المعقدة التي يمكن حقنها في الجسم لتوصيل الأدوية أو أداء مهام أخرى. ولكن نظرًا لأن هذه التكنولوجيا لا تزل جديدة نسبيًا، فقد انقسم العلماء حول ما إذا كانت الهياكل النانوية يمكن أن تسبب استجابات مناعية شديدة الْخَطَر أو تكون سامة بطرق أخرى في الأنظمة الحيوانية.
اتخذ فريق من الباحثين من جامعة ولاية أوهايو خطوة أولية نحو الإجابة على هذا السؤال. الدراسة التي نشرت في دورية” Small” بعنوان: (“البنى النانوية للحمض النووي الاوريغامي تستخلص مناعة تعتمد على الجرعة وغير سامة حتى الجرعات العالية في الجسم الحي”)*، وجدت الدراسة أنه في حين أن الكميات الكبيرة من أجهزة الحمض النووي يمكن أن تسبب استجابة مناعية طفيفة، إلا أنها ليست مصنفة بما يكفي لتكون شديدة الخطورة. تشير النتائج التي توصلت إليها الدراسة أيضًا إلى أن الأشكال المختلفة قد تكون أكثر ملاءمة لتطبيقات علاجية مختلفة.
قال كريستوفر لوكاس، المؤلف الرئيسي للدراسة وعالم أبحاث في الهندسة الميكانيكية والفضائية في ولاية أوهايو: “الحمض النووي من حيث البناء متقنا جدا ولا يمكن التلاعب به كما أنه مصمم لتشكيل روبوتات نانوية بطريقة منسقة للغاية، نعتقد أن هذه التكنولوجيا، التي تتمتع بقدر لا يُصدق من الإمكانات، يمكن استخدامها لتشخيص الأمراض وعلاجها والوقاية منها “.
لاختبار ما إذا كان من الممكن القيام بذلك بأمان، استخدم فريق لوكاس الفئران لمقارنة التوزيع الحيوي والتسمم لبنيتين نانويتين مختلفتين: مثلث مسطح أحادي الطبقة ثنائي الأبعاد يسمى “Tri”، وبنية ثلاثية الأبعاد على شكل قضيب أطلق عليه مسمى “Horse”. على مدار 10 أيام، تم إعطاء حوالي 60 أنثى الفئران بشكل مستمر الحقن الوريدية لكلتا بنيتي ال “DO”. ولاختبار الأمان، قام الباحثون بإعطاء جرعات متكررة للفئران بتركيز أكبر بعشر مرات مما كان عليه في الدراسات السابقة.
قال لوكاس: لقد رأى الباحثون أن “Tri” و “Horse” خلقت استجابات التهابية تعتمد على الشكل، ولكن نظرًا لتقلص الاستجابة بمرور الوقت، فقد أظهرت الفئران بأن رد الفعل المناعي كان غير ضار نسبيًا على المدى الطويل. كانت استجابة مناعية متواضعة، لكنها لم تكن سامة للحيوانات، ولنسير نحو التطور قبل السريري، وتجهيز التكنولوجيا لتطبيقات توصيل الأدوية. كان أمرًا أساسيًا حقًا لفهم رد الفعل المناعي”.
تابع لوكاس حديثه: “عندما انتهت التجربة، قام الفريق أيضًا بجمع وتصوير جميع الأعضاء الرئيسية للفئران والدم والبول لتتبع التوزيع النهائي للجهاز في جميع أنحاء الجسم. أظهرت النتائج أن كلا النوعين من البنى النانوية تم استيعابهما من قبل مجموعة متنوعة من الخلايا المناعية، لكن كمية الأكسجين المذاب المتبقية تختلف بسبب تركيزاتها الأصلية ومدة تغلغلها في الجسم. وأن البنى النانوية تعمل أيضًا على تطهير الجسم بسرعة نسبيًا لأنها متوافقة حيوياً. وهذا شيء جيد، خاصة إذا أراد العلماء التأكد من أن هذه الأجهزة يمكن استخدامها لاستهداف الخلايا المريضة فقط. ولكن من الصعب التنبؤ بالتحديات التي قد تواجهها أنواع أخرى من البِنَى النانوية داخل جسم الإنسان أو الحيوان.
قال المؤلف المشارك في الدراسة كارلوس كاسترو، أستاذ الهندسة الميكانيكية والفضائية: “بمجرد وضع الأشياء في النظام البيولوجي، يكون هناك الكثير من التباين يجب وضعه في الاعتبار”.
بالنسبة إلى الخطوة التالية، نظرًا لأنهم أظهروا أن التكنولوجيا ليست سامة للفئران، يريد الفريق البَدْء في تحميل الأجهزة بأدوية العلاج الكيميائي والبدء في تعلم كيفية استخدام الأجهزة لاستهداف الخلايا السرطانية في الحيوانات بشكل فعال. قال كاسترو: “نحن فقط نخدش السطح لنكشف عن مجموعة جديدة كاملة من الأسئلة الشيقة التي يمكننا التعمق فيها لاحقا “.
المصدر: جامعة ولاية أوهايو – الترجمة موقع نادي نانو
الهوامش:
*DNA Origami Nanostructures Elicit Dose-Dependent Immunogenicity and Are Nontoxic up to High Doses In Vivo
