روش جدیدی برای افزایش تاثیر نانوداروها در بدن

به گزارش نانومگزین، پژوهشگران "دانشگاه پنسیلوانیا"(UPenn)، روش جدید و موثری ارائه داده‌اند که اجازه نمی‌دهد پروتئین‌های بدن با نانوداروها مانند مهاجمان بیگانه رفتار کنند. در این روش، نانوداروها با یک پوشش احاطه می‌شوند تا واکنش ایمنی که می‌تواند تاثیر درمان را از بین ببرد، سرکوب کنند.

هنگامی که نانوذرات اصلاح‌نشده به جریان خون تزریق می‌شوند، توسط عناصری از سیستم ایمنی موسوم به پروتئین‌های مکمل مورد هجوم قرار می‌گیرند که به بروز واکنش التهابی منجر می‌شود و اجازه نمی‌دهد که نانوذرات به اهداف درمانی خود در بدن برسند. سایر پژوهشگران، روش‌هایی را برای کاهش دادن این مشکل ابداع کرده‌اند اما پژوهشگران دانشگاه پنسیلوانیا، بهترین روش را ارائه داده‌اند. روش آنها، پوشاندن نانوذرات با سرکوب‌کننده‌های طبیعی پروتئین‌های مکمل است.

نانوذرات، کپسول‌های کوچکی هستند که معمولا از پروتئین‌ها یا مولکول‌های مبتنی بر چربی ساخته شده‌اند و مانند وسیله‌ای برای انتقال دادن انواع خاصی از درمان یا واکسن‌ عمل می‌کنند. شناخته‌ شده‌ترین نمونه‌ داروهای تحویل‌ داده شده با نانوذرات، واکسن‌های مبتنی بر آران‌ای پیام‌رسان برای مقابله با کووید-۱۹ هستند. "جیکوب برنر"(Jacob Brenner)، از پژوهشگران این پروژه گفت: این یکی از فناوری‌هایی است که فوری و بهتر از حد انتظار عمل می‌کند.

حمله پروتئین‌های مکمل

درمان‌های مبتنی بر آران‌ای یا DNA معمولا به سیستم‌های انتقال نیاز دارند تا آنها را از طریق جریان خون به اندام‌های مورد نظر برسانند. ویروس‌های بی‌ضرر اغلب به‌ عنوان حامل یا ناقل این درمان‌ها استفاده می‌شوند اما نانوذرات، جایگزین‌های ایمن‌تری هستند. همچنین، نانوذرات را می‌توان با پادتن‌ها یا مولکول‌های دیگری که به آنها کمک می‌کنند تا دقیقا روی بافت‌های مورد نظر قرار بگیرند، برچسب‌گذاری کرد.

به رغم امیدبخش بودن پزشکی مبتنی بر نانوذرات، این روش به دلیل مشکل حمله پروتئین‌های مکمل، بسیار محدود شده است. پروتئین‌های مکمل، با نانوذرات به ‌گونه‌ای رفتار می‌کنند که گویی باکتری‌ هستند. آنها بلافاصله سطوح نانوذرات را می‌پوشانند و گلبول‌های سفید را احضار می‌کنند تا مهاجمان را ببلعند.

پژوهشگران تلاش کرده‌اند تا از راه پوشاندن نانوذرات با مولکول‌های استتارکننده، این مشکل را کاهش دهند. برای نمونه، ترکیب آلی "پلی‌اتیلن گلیکول"(PEG)، مولکول‌های آب را جذب می‌کند تا یک پوسته آبکی و محافظ را در اطراف نانوذرات تشکیل دهد.

در هر حال، نانوذرات استتار شده با پلی‌اتیلن گلیکول یا سایر مواد محافظ، هنوز هم کمی در معرض حمله پروتئین‌های مکمل قرار دارند. به طور کلی، داروهای مبتنی بر نانوذرات که باید در جریان خون حرکت کنند تا کار خود را انجام دهند، کارآیی بسیار پایینی معمولا کمتر از یک درصد در رسیدن به اندام‌های مورد نظر خود داشته‌اند.

یک راهبرد جایگزین

پژوهشگران در این پروژه، یک راهبرد جایگزین را برای محافظت از نانوذرات ارائه کرده‌اند. این راهبرد مبتنی بر پروتئین‌های طبیعی مهارکننده مکمل است که در خون گردش می‌کنند و به سلول‌های انسانی متصل می‌شوند تا از آنها در برابر حمله پروتئین‌های مکمل محافظت کنند.

پژوهشگران در بررسی‌های آزمایشگاهی دریافتند که پوشاندن نانوذرات استاندارد با پلی‌اتیلن گلیکول یا با یکی از مهارکننده‌های مکمل موسوم به "فاکتور I" یا (Factor I)، محافظت بسیار بهتری را در برابر حمله مکمل‌ها ایجاد می‌کند. در موش‌ها، همین راهبرد توانست طول عمر نانوذرات استاندارد در جریان خون را افزایش دهد و به تعداد بیشتری از آنها امکان داد تا به اهداف خود برسند.

"جیکوب میرسون"(Jacob Myerson)، از پژوهشگران این پروژه گفت: بسیاری از باکتری‌ها نیز برای محافظت در برابر حمله مکمل‌ها، خود را با این عوامل می‌پوشانند. بنابراین، ما تصمیم گرفتیم که این راهبرد را برای محافظت از نانوذرات به کار بگیریم.

پژوهشگران در مجموعه‌ای از آزمایش‌ها روی موش‌های مبتلا به بیماری‌های التهابی شدید نشان دادند که اتصال فاکتور I به نانوذرات، از بروز واکنش بیش از اندازه آلرژیک که می‌تواند کشنده باشد، جلوگیری می‌کند.

پیش از به کار بردن نانوداروهای حاوی فاکتور I در انسان، باید آزمایش‌های بیشتری انجام شوند اما به گفته پژوهشگران، اتصال پروتئین سرکوب‌کننده مکمل می‌تواند نانوذرات را به عنوان وسایل انتقال درمان، ایمن‌تر و کارآمدتر کند تا بتوان از آنها حتی در موارد ابتلا به بیماری شدید استفاده کرد.

پژوهشگران در نظر دارند تا راهبردهایی را نه تنها برای محافظت از نانوداروها، بلکه برای محافظت از تجهیزات پزشکی مانند کاتترها، استنت‌ها و لوله‌های دیالیز که در معرض حمله مکمل‌ها قرار دارند، توسعه دهند. آنها همچنین قصد دارند پروتئین‌های محافظ دیگری را در کنار فاکتور I بررسی کنند.

بنر گفت: ما اکنون متوجه شده‌ایم که جهان کاملی از پروتئین‌ها وجود دارد که می‌توانیم آنها را روی سطح نانوذرات قرار دهیم تا از نانوذرات در برابر حمله ایمنی محافظت کنیم.

این پژوهش، در مجله "Advanced Materials" به چاپ رسید.