استفاده از نانوانفجارها در ژن‌درمانی


نتایج همایش نهایی پروژه NanoCap

محققان توانسته‌اند با استفاده از «نانوانفجارهای»
شیمیایی، سوراخ‌هایی در بدنه غشای سلولی ایجاد کرده و مولکول‌های کوچک
دارویی، پروتئین‌ها و DNA را به‌طور مستقیم وارد سلول نمایند.

نانوذرات کربنی فعال ‌شده با پالس‌های لیزری موجب ایجاد این انفجارهای کوچک
گردیده و این کار منافذی در غشای سلولی ایجاد می‌کند که برای عبور
مولکول‌های درمانی موجود در سیال اطراف سلول کافی هستند. این پژوهشگران با
تنظیم تابش لیزری توانستند یک مولکول نشانگر کوچک را وارد 90 درصد سلول‌های
هدف نمایند، در حالی که 90 درصد کل سلول‌ها زنده باقی ماندند.

مارک پروسنیتز، استاد دانشکده شیمی و بیوشیمی موسسه فناوری جرجیا می‌گوید:
«این روش می‌تواند امکان رهایش محدوده وسیعی از مولکول‌ها را که تاکنون
نمی‌توانستند به آسانی وارد سلول شوند، فراهم نماید. یکی از مهم‌ترین
کاربردهای این فناوری می‌تواند در زمینه ژن‌درمانی باشد که امیدهای زیادی
را در حوزه پزشکی ایجاد کرده است. پیشرفت در حوزه ژن‌درمانی به‌دلیل سختی
رساندن DNA و RNA به‌درون سلول‌ها محدود شده است».

این اولین کاری است که در آن از کربن فعال‌شده با لیزر
در کاربردهای پرشکی استفاده می‌شود. قبل از به‌کارگیری این روش در
درمان‌های انسانی باید تحقیقات بیشتر و آزمایش‌های بالینی انجام شوند.

محققان سال‌های زیادی است که تلاش می‌کنند DNA و RNA را به‌نحو موثرتری
وارد سلول نمایند. در این مسیر روش‌های مختلفی همچون استفاده از ویروس‌ها
به‌عنوان حامل‌های ژن را مورد بررسی قرار داده‌اند. با این حال در روش‌های
قبلی مشکل ایمنی و پایین بودن کارایی وجود داشته است.

پروسنیتز و همکارانش امیدوارند بتوانند با این روش از انرژی برای باز کردن
غشای سلولی بهره برده و روشی موثرتر برای رسانش درون‌سلولی فراهم نمایند.

در این روش ابتدا نانوذرات کربن سیاه به قطر 25 نانومتر درون سیال اطراف
سلول وارد می‌شوند. سپس پالس‌های لیزر فمتوثانیه‌ای در محدوده مادون قرمز
نزدیک با فرکانس 90 میلیون پالس بر ثانیه به آنها تابانده می‌شود. نانوذرات
کربن نور لیزر را جذب کرده و گرم می‌شوند. ذرات گرم شده سیال اطراف خود را
گرم کرده و موجب ایجاد بخار می‌شوند. بخار ایجاد شده با نانوذرات کربن
واکنش داده و هیدروژن و مونوکسیدکربن تولید می‌کند.

این دو گاز حبابی تشکیل می‌دهند که با جذب لیزر بزرگ می‌شود. با قطع لیزر
ناگهان این حباب متلاشی شده و شوکی ایجاد می‌کند که موجب ایجاد حفره در
غشای کناری خود می‌شود. این منفذ امکان ورود مولکول‌های درمانی مورد نظر را
که در سیال اطراف سلول وجود دارند، فراهم می‌کند. حفره ایجاد شده به سرعت
بسته می‌شود تا سلول بتواند زنده بماند.

جزئیات این تحقیق در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.