العلماء يستخدمون البروتين البشري لتوصيل الأدوية الجزيئية إلى الخلايا

استخدام البروتين البشري لتوصيل الأدوية الجزيئية

1

معلومة تهمك

العلماء يستخدمون البروتين البشري لتوصيل الأدوية الجزيئية إلى الخلايا
ايهاب محمد زايد-مصر
يتكون النظام القابل للبرمجة ، المصنوع من مكونات موجودة في جسم الإنسان ، من خطوة نحو تسليم مستهدف وأكثر أمانًا لتحرير الجينات والعلاجات الجزيئية الأخرى
التصنيفات: هندسة الجينوم ، فنغ تشانغ ، مركز بويتراس لأبحاث الاضطرابات النفسية ، مركز تان يانغ لأبحاث التوحد ، مركز كيه ليزا يانغ وهوك إي تان للعلاجات الجزيئية في علم الأعصاب
طور باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، ومعهد ماكغفرن لأبحاث الدماغ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، ومعهد هوارد هيوز الطبي ، ومعهد برود لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد طريقة جديدة لتقديم العلاجات الجزيئية للخلايا.
يمكن برمجة النظام ، المسمى SEND ، لتغليف وتسليم شحنات مختلفة من RNA. يسخر SEND البروتينات الطبيعية في الجسم التي تشكل جزيئات تشبه الفيروسات وتربط الحمض النووي الريبي ، وقد تثير استجابة مناعية أقل من طرق التوصيل الأخرى.
تعمل منصة التسليم الجديدة بكفاءة في نماذج الخلايا ، ومع مزيد من التطوير ، يمكن أن تفتح فئة جديدة من طرق التسليم لمجموعة واسعة من الأدوية الجزيئية – بما في ذلك تلك الخاصة بتحرير الجينات واستبدال الجينات.
يمكن أن تكون وسائل التوصيل الحالية لهذه العلاجات غير فعالة وتندمج بشكل عشوائي في جينوم الخلايا ، ويمكن أن يحفز بعضها ردود الفعل المناعية غير المرغوب فيها. تتعهد SEND بالتغلب على هذه القيود ، مما قد يفتح فرصًا جديدة لنشر الطب الجزيئي.
قال فينج زانج ، رائد تقنية كريسبر ، كبير مؤلفي الدراسة ، وعضو أساسي في معهد برود ، ومحقق في ماكجفرن: “لقد طور المجتمع الطبي الحيوي علاجات جزيئية قوية ، ولكن توصيلها إلى الخلايا بطريقة دقيقة وفعالة يمثل تحديًا”. وأستاذ جيمس وباتريشيا بويتراس لعلم الأعصاب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. “SEND لديها القدرة على التغلب على هذه التحديات.” تشانغ هو أيضًا باحث في معهد هوارد هيوز الطبي وأستاذ في أقسام الدماغ والعلوم المعرفية والهندسة البيولوجية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
تقريرًا في مجلة Science ، يصف الفريق كيف تستفيد SEND (الانتقائية eNcapsidation الذاتية المنشأ للتسليم الخلوي) من الجزيئات التي تصنعها الخلايا البشرية. يوجد في مركز SEND بروتين يسمى PEG10 ، والذي يرتبط عادةً بـ mRNA الخاص به ويشكل كبسولة واقية كروية حوله. في دراستهم ، صمم الفريق PEG10 لتجميع وتقديم RNA أخرى بشكل انتقائي. استخدم العلماء إرسال لتوصيل نظام تحرير الجينات CRISPR-Cas9 إلى الفئران والخلايا البشرية لتحرير الجينات المستهدفة.
قال المؤلف الأول مايكل سيجل ، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر تشانغ ، وبليك لاش ، المؤلف الثاني وطالب الدراسات العليا في المختبر ، إن PEG10 ليست فريدة في قدرتها على نقل الحمض النووي الريبي.
قال سيجل “هذا ما هو مثير للغاية”. تظهر هذه الدراسة أنه ربما توجد أنظمة أخرى لنقل الحمض النووي الريبي في جسم الإنسان والتي يمكن أيضًا تسخيرها لأغراض علاجية. كما أنه يثير بعض الأسئلة الرائعة حقًا حول الأدوار الطبيعية لهذه البروتينات “.
إلهام من الداخل
يوجد بروتين PEG10 بشكل طبيعي في البشر وهو مشتق من “retrotransposon” – عنصر وراثي شبيه بالفيروس – اندمج في جينوم أسلاف الإنسان منذ ملايين السنين. بمرور الوقت ، تم اختيار PEG10 من قبل الجسم ليصبح جزءًا من مجموعة البروتينات المهمة للحياة.
قبل أربع سنوات ، أظهر الباحثون أن بروتينًا آخر مشتقًا من الينقولات العكسية ، وهو ARC ، يشكل هياكل شبيهة بالفيروسات ويشارك في نقل الحمض النووي الريبي بين الخلايا. على الرغم من أن هذه الدراسات أشارت إلى أنه قد يكون من الممكن هندسة بروتينات الينقولات العكسية كمنصة توصيل ، إلا أن العلماء لم ينجحوا في تسخير هذه البروتينات لتعبئة وتوصيل شحنات معينة من الحمض النووي الريبي في خلايا الثدييات.
مع العلم أن بعض البروتينات المشتقة من الينقولات العكسية قادرة على ربط الشحنات الجزيئية وتغليفها ، لجأ فريق تشانغ إلى هذه البروتينات كمركبات توصيل محتملة. لقد بحثوا بشكل منهجي في هذه البروتينات في الجينوم البشري عن تلك التي يمكن أن تشكل كبسولات واقية.
وجد الفريق في تحليلهم الأولي 48 جينًا بشريًا يشفر البروتينات التي قد تمتلك هذه القدرة. من بين هذه ، كان هناك 19 بروتينًا مرشحًا في كل من الفئران والبشر. في الخط الخلوي الذي درسه الفريق ، برز PEG10 كمكوك فعال ؛ أطلقت الخلايا جزيئات PEG10 أكثر بكثير من أي بروتين آخر تم اختباره. تحتوي جزيئات PEG10 أيضًا في الغالب على mRNA الخاص بها ، مما يشير إلى أن PEG10 قد تكون قادرة على حزم جزيئات معينة من RNA.
تطوير نظام معياري
لتطوير تقنية إرسال ، حدد الفريق التسلسل الجزيئي ، أو “الإشارات” في mRNA لـ PEG10 الذي يتعرف عليه PEG10 ويستخدمه لتعبئة mRNA الخاص به. استخدم الباحثون بعد ذلك هذه الإشارات لهندسة كل من PEG10 وحمولات RNA أخرى بحيث يمكن لـ PEG10 حزم هذه RNA بشكل انتقائي. بعد ذلك ، قام الفريق بتزيين كبسولات PEG10 ببروتينات إضافية تسمى “fusogens” توجد على سطح الخلايا وتساعدها على الاندماج معًا.
من خلال هندسة fusogens على كبسولات PEG10 ، يجب أن يكون الباحثون قادرين على استهداف الكبسولة لنوع معين من الخلايا أو الأنسجة أو الأعضاء. كخطوة أولى نحو هذا الهدف ، استخدم الفريق نوعين مختلفين من fusogens ، بما في ذلك واحد موجود في جسم الإنسان ، لتمكين تسليم البضائع SEND.
قال تشانغ: “من خلال خلط ومطابقة المكونات المختلفة في نظام SEND ، نعتقد أنه سيوفر منصة معيارية لتطوير علاجات للأمراض المختلفة”.
تطوير العلاج الجيني
يتكون SEND من بروتينات يتم إنتاجها بشكل طبيعي في الجسم ، مما يعني أنه قد لا يؤدي إلى استجابة مناعية. إذا تم إثبات ذلك في مزيد من الدراسات ، يقول الباحثون إن SEND يمكن أن يفتح الفرص لتقديم العلاجات الجينية بشكل متكرر مع الحد الأدنى من الآثار الجانبية. قال لاش: “ستكمل تقنية SEND نواقل التوصيل الفيروسية والجسيمات النانوية الدهنية لتوسيع مجموعة أدوات طرق توصيل الجينات وعلاجات التحرير إلى الخلايا”.
بعد ذلك ، سيختبر الفريق الإرسال على الحيوانات وسيزيد من هندسة النظام لتوصيل البضائع إلى مجموعة متنوعة من الأنسجة والخلايا. سيستمرون أيضًا في التحقيق في التنوع الطبيعي لهذه الأنظمة في جسم الإنسان لتحديد المكونات الأخرى التي يمكن إضافتها إلى منصة إرسال.
قال تشانغ: “نحن متحمسون لمواصلة دفع هذا النهج إلى الأمام”. “إن إدراك أنه يمكننا استخدام PEG10 ، وعلى الأرجح بروتينات أخرى ، لهندسة مسار توصيل في جسم الإنسان لتعبئة وتقديم RNA جديد وعلاجات محتملة أخرى هو مفهوم قوي حقًا.”
المصدر

Unraveling the Mysteries of the Brain

معلومة تهمك

تنبيه هام، المنشور يعبر عن رأي الكاتب ويتحمل مسؤوليته، دون ادنى مسؤولية علي الجريدة

تنبيه

احصل على تحديثات في الوقت الفعلي مباشرة على جهازك ، اشترك الآن.

معلومة تهمك

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

%d مدونون معجبون بهذه: