محققان دانشگاه علوم پزشکی مشهد جهت بهبود عملکرد حامل‌های غیرویروسی اقدام به بررسی میزان سمیت ناشی از این حامل‌ها در ژن درمانی نمودند. به کمک نتایج این طرح می‌توان حامل‌هایی با ویژگی‌های مطلوب همانند توانایی بالای انتقال ژن به داخل سلول با سمیت کم دست یافت.
مشهد: عوامل تأثیرگذار بر میزان سمیت حامل‌های غیرویروسی
در حال حاضر ژن درمانی مورد توجه بسیاری از مراکز تحقیقاتی پزشکی، دارویی و مهندسی ژنتیک در سراسر دنیا قرار گرفته است. این روش از طریق انتقال ژن‌ها به سلول‌های هدف، در درمان بیماری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، استفاده‌ی بالینی گسترده از این روش به دلیل وجود مشکلاتی محدود است. درک ماهیت موانع زیستی که از انتقال مؤثر ژن‌های درمانی به بافت‌های هدف جلوگیری می‌کنند و گسترش حامل‌های ژنی کارا و مطمئن که بر این موانع غلبه کنند، در رأس تحقیقات ژن درمانی قرار دارند.
در تحقیق حاضر به استفاده از پلی اتیلن ایمین (PEI) به عنوان یک حامل پلیمری و تعیین عوامل تأثیر گذار در سمیت آن با تأکید بر اثر اندازه‌ی ذرات حاصل از ترکیب PEI/DNA پرداخته شده است.
از نتایج این کار می‌توان در طراحی ساختارهای اصلاح شده‌ای از PEI، که واجد ویژگی‌های مطلوب مانند توانایی بالای انتقال ژن (DNA) به داخل سلول همراه با سمیت کم باشد، استفاده نمود.
به گفته‌ی دکتر رضا کاظمی اسکویی، حامل‌های مورد استفاده جهت انتقال ژن‌ها، به دو دسته‌ی ویروسی و غیر ویروسی تقسیم‌بندی می‌شوند. حامل‌های ویروسی علیرغم این که کارایی بالایی در انتقال دارند، به دلیل سمیت و ایمنی‌زایی کاربرد محدودی پیدا کرده‌اند. در مقابل حامل‌های غیر ویروسی از جمله پلیمر‌ها و لیپید‌های کاتیونی مورد استفاده‌ی گسترده‌ای قرار گرفته‌اند.
وی در ادامه دلیل انتخاب پلیمر استفاده شده در این طرح را این‌گونه توضیح داد: «حامل‌های غیرویروسی بر پایه‌ی پلی اتیلن ایمین و مشتقات آن دارای ویژگی‌هایی هستند که حل کننده‌ی مشکلات مربوط به ژن درمانی است. ساختمان PEI تا حد زیادی خواص فیزیکی، شیمیایی و زیستی ترکیب آن با DNA یا RNA را تعیین می‌کند. این پلیمر زمانی‌که در مجاورت DNA قرار می‌گیرد بطور خودبه‌خودی به آن متصل شده و آن را فشرده می‌سازد. با این عمل ذراتی با اندازه‌ی ۵۰ تا ۱۰۰ نانومتر تشکیل می‌شود.»
این محقق در ادامه به روش انجام آزمایش‌های مربوطه اشاره کرد و افزود: «به این منظور ابتدا ۲۴ ساعت قبل از انجام آزمایش، سلول‌های نوروبلاستومای موشی (Neuro 2A) در محیط مناسب کشت داده شدند. سپس سلول‌ها به مدت ۲۴ ساعت تحت تأثیر نسبت‌های مختلفی از پلیمر و DNA پلاسمیدی قرار گرفتند. در ادامه میزان پایایی سلول‌ها با استفاده از آزمون MTT و میزان آسیب DNA ژنومی ناشی از این نانوذرات پلیمری با استفاده از آزمون comet assay سنجیده شد.»
نتایج حاکی از این است که بین میزان آسیب DNA و همچنین سمیت ایجاد شده با میزان غلظت نانوذرات پلیمری رابطه مستقیم وجود دارد. همچنین با بالا رفتن غلظت، الگوی آسیب از آپوپتوز به نکروز تبدیل می‌گردد.
به طور کلی می‌توان گفت اندازه‌ی ذرات حاصل از تشکیل ترکیب حامل/DNA نقش تعیین کننده‌ای در نحوه القای سمیت ناشی از آن و در نتیجه عملکرد حامل دارد. به بیان دیگر، چنانچه هدف انتقال ژن به سلول‌های سرطانی باشد، بهتر است اندازه‌ی ذرات کوچک‌تر و غلظت حامل مورد استفاده کمتر باشد. به این ترتیب علاوه بر افزایش ورود نانوذرات به داخل سلول، خود نانوذرات حامل نیز عملکرد درمانی خواهند داشت.
این پژوهش حاصل همکاری دکتر رضا کاظمی اسکویی، دکتر حمیدرضا صادق نیا، دکتر مجید دررودی– اعضای دانشگاه علوم پزشکی مشهد و لیلا غلامی- دانشجوی دکترای پزشکی مولکولی همین دانشگاه است که نتایج آن در مجله‌ی Turkish Journal of Biology (جلد ۳۸، شماره ۳، سال ۲۰۱۴، صفحات ۳۸۰ تا ۳۸۷) به چاپ رسیده است.
در تحقیق حاضر به استفاده از پلی اتیلن ایمین (PEI) به عنوان یک حامل پلیمری و تعیین عوامل تأثیر گذار در سمیت آن با تأکید بر اثر اندازه‌ی ذرات حاصل از ترکیب PEI/DNA پرداخته شده است.
از نتایج این کار می‌توان در طراحی ساختارهای اصلاح شده‌ای از PEI، که واجد ویژگی‌های مطلوب مانند توانایی بالای انتقال ژن (DNA) به داخل سلول همراه با سمیت کم باشد، استفاده نمود.
به گفته‌ی دکتر رضا کاظمی اسکویی، حامل‌های مورد استفاده جهت انتقال ژن‌ها، به دو دسته‌ی ویروسی و غیر ویروسی تقسیم‌بندی می‌شوند. حامل‌های ویروسی علیرغم این که کارایی بالایی در انتقال دارند، به دلیل سمیت و ایمنی‌زایی کاربرد محدودی پیدا کرده‌اند. در مقابل حامل‌های غیر ویروسی از جمله پلیمر‌ها و لیپید‌های کاتیونی مورد استفاده‌ی گسترده‌ای قرار گرفته‌اند.
وی در ادامه دلیل انتخاب پلیمر استفاده شده در این طرح را این‌گونه توضیح داد: «حامل‌های غیرویروسی بر پایه‌ی پلی اتیلن ایمین و مشتقات آن دارای ویژگی‌هایی هستند که حل کننده‌ی مشکلات مربوط به ژن درمانی است. ساختمان PEI تا حد زیادی خواص فیزیکی، شیمیایی و زیستی ترکیب آن با DNA یا RNA را تعیین می‌کند. این پلیمر زمانی‌که در مجاورت DNA قرار می‌گیرد بطور خودبه‌خودی به آن متصل شده و آن را فشرده می‌سازد. با این عمل ذراتی با اندازه‌ی ۵۰ تا ۱۰۰ نانومتر تشکیل می‌شود.»
این محقق در ادامه به روش انجام آزمایش‌های مربوطه اشاره کرد و افزود: «به این منظور ابتدا ۲۴ ساعت قبل از انجام آزمایش، سلول‌های نوروبلاستومای موشی (Neuro 2A) در محیط مناسب کشت داده شدند. سپس سلول‌ها به مدت ۲۴ ساعت تحت تأثیر نسبت‌های مختلفی از پلیمر و DNA پلاسمیدی قرار گرفتند. در ادامه میزان پایایی سلول‌ها با استفاده از آزمون MTT و میزان آسیب DNA ژنومی ناشی از این نانوذرات پلیمری با استفاده از آزمون comet assay سنجیده شد.»
نتایج حاکی از این است که بین میزان آسیب DNA و همچنین سمیت ایجاد شده با میزان غلظت نانوذرات پلیمری رابطه مستقیم وجود دارد. همچنین با بالا رفتن غلظت، الگوی آسیب از آپوپتوز به نکروز تبدیل می‌گردد.
به طور کلی می‌توان گفت اندازه‌ی ذرات حاصل از تشکیل ترکیب حامل/DNA نقش تعیین کننده‌ای در نحوه القای سمیت ناشی از آن و در نتیجه عملکرد حامل دارد. به بیان دیگر، چنانچه هدف انتقال ژن به سلول‌های سرطانی باشد، بهتر است اندازه‌ی ذرات کوچک‌تر و غلظت حامل مورد استفاده کمتر باشد. به این ترتیب علاوه بر افزایش ورود نانوذرات به داخل سلول، خود نانوذرات حامل نیز عملکرد درمانی خواهند داشت.
این پژوهش حاصل همکاری دکتر رضا کاظمی اسکویی، دکتر حمیدرضا صادق نیا، دکتر مجید دررودی– اعضای دانشگاه علوم پزشکی مشهد و لیلا غلامی- دانشجوی دکترای پزشکی مولکولی همین دانشگاه است که نتایج آن در مجله‌ی Turkish Journal of Biology (جلد ۳۸، شماره ۳، سال ۲۰۱۴، صفحات ۳۸۰ تا ۳۸۷) به چاپ رسیده است.
