در موش ها، نانوحامل های مشتق شده به طور طبیعی التهاب ریه و آسیب بافتی را کاهش می دهند

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که نانوحامل‌های درمانی مهندسی شده از سلول‌های پوست بالغ می‌توانند التهاب و آسیب بافتی در ریه‌های آسیب‌دیده موش را مهار کنند و به نوید درمانی برای ریه‌هایی که به‌شدت در اثر عفونت یا ضربه آسیب دیده‌اند، اشاره می‌کند.

محققان آزمایش‌هایی را روی کشت‌های سلولی و موش‌ها انجام دادند تا پتانسیل درمانی این نانوذرات را نشان دهند که وزیکول‌های خارج سلولی شبیه به آنهایی هستند که در جریان خون انسان و مایعات بیولوژیکی در گردش هستند و پیام‌هایی را بین سلول‌ها حمل می‌کنند.

امید این است که یک قطره محلول حاوی این نانوحامل‌ها که از طریق بینی به ریه‌ها ارسال می‌شود، بتواند سندرم زجر تنفسی حاد (ARDS) را که یکی از شایع‌ترین علل نارسایی تنفسی است که منجر به قرار دادن بیماران در دستگاه تنفس مصنوعی می‌شود، درمان کند. در ARDS، التهابی که در ریه‌ها از کنترل خارج می‌شود، آنقدر سیستم ایمنی را تحت فشار قرار می‌دهد که سلول‌های ایمنی نمی‌توانند به علت اولیه آسیب توجه کنند.

ناتالیا هیگویتا کاسترو، دانشیار مهندسی پزشکی و جراحی مغز و اعصاب در دانشگاه ایالتی اوهایو، نویسنده ارشد این مقاله، می‌گوید: «این وزیکول‌های خارج سلولی یک درمان جایگزین ARDS هستند که به سیستم ایمنی بدن شما فرصت مبارزه می‌دهد. “مشکل با ARDS این است که شما تغییری در تعادل طبیعی دارید که به التهاب کمک می کند. با معرفی عوامل ضد التهابی، این تعادل را به مرحله سطحی تر منتقل می کنید تا سیستم ایمنی بتواند مشکل اصلی را حل کند.”

این مطالعه اخیراً به صورت آنلاین در مجله منتشر شد مواد پیشرفته.

هیگویتا کاسترو، همچنین مدیر درمان های پیشرفته و مهندسی در کالج پزشکی موسسه تحقیقات قلب و ریه دیویس، خاطرنشان کرد: شروع فرآیند مهندسی با سلول های پوست بالغ به نام فیبروبلاست های پوستی راز مهم موفقیت این فناوری است.

بسیاری از نانوحامل‌ها از سلول‌های بنیادی یا پیش‌ساز مهندسی شده‌اند که می‌توانند به انواع سلول‌های دیگر تمایز یابند، اما همچنین دارای خواص اسرارآمیزی هستند که هنوز به طور کامل شناخته نشده‌اند.

هیگویتا کاسترو گفت: «استفاده از سلول‌های پوستی حیوانات بالغ برای ما بسیار مهم است، زیرا می‌خواهیم امکان‌پذیری ترجمه آن را به محیط‌های بالینی نشان دهیم، جایی که بتوانیم یک سلول اهداکننده جهانی از بیماران بالغ داشته باشیم.» فیبروبلاست های پوستی به راحتی در دسترس هستند، ما می توانیم آنها را رشد دهیم، آنها در کلینیک برای پیوند و ترمیم زخم استفاده می شوند و پاسخ ایمنی مانند آنچه در سایر منابع سلولی دیده می شود ایجاد نمی کنند.

برای ایجاد وزیکول، دانشمندان یک بار الکتریکی را به سلول پوست اهداکننده اعمال می‌کنند تا به طور موقت سوراخ‌هایی را در غشای آن باز کنند و DNA به‌دست‌آمده خارجی را به داخل آن تحویل دهند. سلول اهداکننده این اطلاعات ژنتیکی را به یکی از دو پروتئین ضد التهابی و همچنین به RNA پیام رسان تبدیل می کند، مولکول هایی که دستورالعمل هایی را برای ساخت بیشتر آن پروتئین های کاربردی ترجمه می کنند.

این مواد محموله درون این نانوحامل‌ها هستند که سطوح آن‌ها با یک مولکول برچسب‌گذاری شده‌اند که تعامل با سلول‌های خاص را برای بهبود حفظ آنها در ریه‌ها ممکن می‌سازد. در این مطالعه، نانوحامل های جداگانه با یکی از دو پروتئین ضد التهابی، IL-4 یا IL-10، به علاوه mRNA برای سلول های گیرنده در ریه برای پردازش و ساخت پروتئین بیشتر، بسته بندی شدند.

هیگویتا کاسترو، همچنین یکی از اعضای هیئت علمی مؤسسه ژن درمانی ایالت اوهایو، می گوید: «پروتئین ها اثر فوری دارند و افزودن mRNA اثر پایدارتری به همراه خواهد داشت.

پروتئین‌های مختلف به دلایلی در یک وزیکول ترکیب نشدند: او گفت: «چشم‌انداز ما برای کاربردهای بالینی این است که بسته به نیاز بیمار، یک پلت‌فرم ترکیب و تطبیق داشته باشیم.» به این ترتیب، ما همچنین می‌توانیم در صورت نیاز چندین بار دوزهای پایین‌تر را تجویز کنیم و دوز مجدد با این نانوحامل‌ها مشکلی ندارد زیرا پاسخ ایمنی قابل توجهی را ایجاد نمی‌کنند.»

آزمایش‌های کشت سلولی نشان داد که این وزیکول‌ها می‌توانند به‌عنوان یک پیش‌درمان در بیمارانی که در معرض خطر بالای ابتلا به ARDS هستند، استفاده شوند. مطالعات روی موش‌ها پتانسیل آنها را برای کمک به بیمارانی که قبلاً به شدت بیمار هستند نشان داد.

پس از تزریق مولکولی که باعث التهاب شدید در ریه می‌شد، محققان یک قطره مایع مملو از نانوحامل‌های مهندسی شده را به موش‌ها دادند که مستقیماً به ریه‌های آسیب‌دیده آنها می‌رفت و شروع به کار کردند. همانطور که انتظار می رفت التهاب کاهش یافت، اما آزمایش های مکرر روی حیوانات نشان داد که وزیکول ها همچنین آسیب به بافت ریه را کاهش می دهند.

حتی جالب‌تر برای هیگویتا کاسترو، یافته‌ای بود که سلول‌های ریه‌های تحت درمان، موادی با فواید درمانی اضافی از جمله آنتی‌اکسیدان‌ها و مولکول‌های ضدالتهاب بیشتری ترشح می‌کنند.

او گفت: “راستش را بخواهید، این ذهن آور بود.” “این یک درمان محلی است زیرا از طریق داخل بینی تزریق می شود، و در ریه می ماند زیرا ما آن را به این شکل طراحی کرده ایم، اما این اثر جهانی دارد که واقعا قدرتمند است.”

یافتن یک درمان ایمن و موثر برای ARDS یک نیاز پزشکی مهم است. استفاده کنونی از ونتیلاتورها و استروئیدها با عوارض جانبی زیادی همراه است، و در حالی که وضعیت خطرناک ریه قبلاً نسبتاً نادر بود، تعداد موارد در طول همه‌گیری COVID-19 به شدت افزایش یافت.

هیگویتا کاسترو گفت: “کووید-19 به طور کلی فقدان گزینه های درمانی موثر برای آسیب حاد ریه را روشن کرد.”

کارهای بیشتری با نانوحامل ها انجام می شود، از جمله تعیین جزئیات دقیق تمام کارهایی که آنها می توانند برای ترمیم ریه های آسیب دیده انجام دهند و آزمایش درمان در حیوانات بزرگتر. اما Higuita-Castro نسبت به آینده این فناوری خوشبین است.

او گفت: «این وزیکول‌های خارج سلولی نانوذرات مشتق شده طبیعی هستند، و ما فکر می‌کنیم که عالی هستند زیرا طبیعت بهترین نمونه‌ای است که می‌توانیم داشته باشیم، زیرا میلیون‌ها سال برای بهینه‌سازی سیستم وقت داشته است.»