محققان دانشگاه علوم پزشکی شیراز در تحقیقات آزمایشگاهی خود موفق شده‌اند نانوحامل‌هایی را با کاربرد در زمینه‌ی ژن درمانی بسازند. نانوحامل طراحی شده توانایی خوبی در انتقال ژن به سلول هدف دارد. این نانو سامانه‌ی حاوی ژن، می‌تواند به منظور درمان سرطان یا سایر بیماری‌های ناشی از اختلال (افزایش غیر طبیعی) رگ زایی به کار رود.
مهار رشد سلول‌های سرطانی با کنترل افزایش غیرطبیعی رگ‌زایی
در دنیای امروز، بیماری سرطان یکی از مشکلات جدی است که جوامع بشری را به خطر انداخته است. از همین روست که تا کنون تلاش‌های زیادی جهت پیدا کردن راهی مناسب برای کنترل و درمان این بیماری صورت گرفته است. در حال حاضر سرطان عامل ۱۲درصد مرگ و میر جهان و سومین عامل مرگ در ایران است. هزینه ی سالانه برای این بیماری در ایران حدود ۱۰۰۰۰ میلیارد تومان برآورد شده است.
به گفته‌ی دکتر نسیم گل کار- دانش‌آموخته‌ی دکترای تخصصی دانشگاه علوم پزشکی شیراز، اولین بار دانشمندی به نام فولکمن(Folkman)این نظریه را مطرح کرد که رشد تومورها وابسته به آنژیوژنز است. آنژیوژنز یا همان رگ زایی، فرایندی است که در آن رگ‌های جدید از رگ‌های پیشین (موجود)رشد می‌کنند. این فرایند طبیعی مهم، نقش زیادی در وقایع فیزیولوژیک بدن مانند رشد و نمو، ترمیم زخم و تولیدمثل دارد. با این حال، رگ زایی در فرایندهای پاتولوژیک نیز دخیل است؛ برای مثال مبنای تغییر شکل تومورها از حالت خفته به بدخیم به واسطه‌ی همین فرایند است. ایجاد رگ‌های خونرسان در درون تومورها برای رشد آن‌ها ضروری است.
گل کار در ادامه افزود: «یکی از زمینه‌های پژوهشی بسیار امیدوارکننده، درمان به واسطه‌ی مهار رگ‌زایی(آنتی آنژیوژنیک ترابی) است. با این روش می‌توان با طراحی عوامل درمانی مناسب به کنترل و درمان رشد و یا متاستاز شدن تومور و همچنین درمان انواعی ازاختلالات وابسته به رگ زایی نظیر آرتریت روماتوئید، رتینوپاتی و نفروپاتی دیابتی و اندومتریوز دست یافت. هدف این مطالعه نیز، ارائه نانوسامانه‌ای ژن‌رسان، جهت مهار بیان اصلی ترین فاکتور رگ زایی (VEGF) و در نتیجه القای مرگ سلولی در سلول‌های سرطانی بوده است. VEGF، فاکتور رشد عروق و یکی از اصلی ترین فعال کننده‌های رگ زایی است.»
به گفته‌ی این محقق، نانوسامانه‌ی ساخته شده با دارا بودن یک سری خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مطلوب، سبب مهار بیان و ترشح عامل رگ زایی (VEGF) و در نتیجه مهار رشد سلول توموری در مطالعات برون تن (سلولی-آزمایشگاهی) شده است.
گل کار در توضیح کامل‌تر مواد بکار رفته در ساخت این نانوسامانه عنوان کرد: «جهت دستیابی به قابلیت بالا در بارگیری و انتقال ژن مهار‌کننده‌ی رگ‌زایی به سلول سرطانی، در ساخت آن از نانو لیپوزوم‌های پلی اتیلن گلیکول دار، پلیمر دندریمر و کلسترول استفاده شد. در واقع ابتدا کلسترول در یک نسبت بهینه و با بازدهی خوبی به دندریمر متصل شده است. این لیپوپلیمر که توانایی بسیار خوبی در تشکیل میسل از خود نشان داده، در ساختار نانولیپوزوم‌های ساخته شده قرار گرفته است.»
وی در ادامه افزود: «طبق مشاهدات، این نانوسامانه توانسته است به میزان بالایی (بیشتر از ۹۰%) ژن علیه فاکتور مهم رگ زایی (VEGF) را بارگیری کند. از طرفی ژن بارگیری شده در نانوسامانه نیز به خوبی در محیط سرم خون در مقابل تخریب به وسیله اندونوکلئازها پایدار بوده است. همچنین ارزیابی سلولی حاکی از آن است که این نانوسامانه به خوبی توسط سلول‌های سرطانی (MCF-7) برداشت شده و باعث کاهش ترشح فاکتور رگ زایی VEGF (40-45%) و مهار رشد سلول‌های سرطانی تا ۵۰% می‌شود که این میزان در مقایسه با دندریپلکس مشابه خود بیشتر بوده است.»
در این طرح از آزمون‌های مختلفی از جمله FTIR، NMR، TEM، کشت سلولی و ارزیابی‌های دیگر استفاده شده است.
همانگونه که پیشتر گفته شد، استفاده از ژن‌ها در مهار رگ زایی از روش‌های مؤثر و اختصاصی درمان بیماری ها از جمله سرطان است. از میان ژن‌ها، siRNA ها به عنوان ابزاری بسیار قدرتمند برای خاموش کردن اختصاصی ژن مطرح شده‌اند. استفاده از SiRNA علیه VEGF (فاکتور فعال کننده ی رگ زایی) منجر به مهار اختصاصی و دقیق رگ زایی خواهد شد. بنابراین در این مطالعه از ژن SiRNA علیه VEGF استفاده شد. اما به دلیل موانع کلیدی در رسیدن کافی درون تن siRNA به محل هدف، طراحی یک سیستم حامل ضروری است تا بتواند ژن را محافظت و آن را به طور کافی به محل مورد نظر برساند. حامل لیپوزوم (ویزیکول‌های تشکیل شده از دو لایه‌های لیپیدی) از حامل‌های پرطرفدار در مبحث دارو و ژن رسانی هستند. با این حال یکی از معایب اصلی نانولیپوزوم‌ها به دام افتادن توسط سیستم فاگوسیت تک هسته‌ای در بدن و حذف سریع قبل از اثر است. با وارد کردن پلیمر پلی‌اتیلن گلیکول در فرمولاسیون و به وجود آمدن نانولیپوزوم‌هایی با نیمه عمر طولانی در گردش خون، این مشکل را می‌توان رفع کرد. همچنین برای افزایش اتصال داروی ژنتیکی و به دنبال آن افزایش ترانسفکشن سلولی ژن (وارد شدن ژن به سلول محل اثر) می‌توان از پلیمر دندریمر پلی آمیدو آمین (PAMAM) استفاده کرد. گروه‌های آمین نوع اول دندریمر موجب اتصال به داروی ژنتیکی و فشرده کردن آن شده و گروه‌های آمین نوع سوم آن موجب افزایش آزاد کردن ژن به داخل سیتوپلاسم سلول هدف می‌شوند.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر نسیم گل کار- دانش‌آموخته‌ی دکترای تخصصی فارماسیوتیکس داروسازی از دانشگاه علوم پزشکی شیراز، دکتر علیمحمد تمدن (دکترای تخصصی فارماسیوتیکس داروسازی) و دکتر سلیمان محمدی سامانی (دکترای تخصصی فارماسیوتیکس داروسازی)- اعضای هیأت علمی این دانشگاه است. نتایج این کار در مجله‌یInternational Journal of Pharmaceutics با ضریب تأثیر ۳/۶۵ و ضریب تأثیر ۵ ساله ۴/۲۲، (جلد ۵۱۰، سال ۲۰۱۶، صفحات ۳۰ تا ۴۱) به چاپ رسیده است.
به گفته‌ی دکتر نسیم گل کار- دانش‌آموخته‌ی دکترای تخصصی دانشگاه علوم پزشکی شیراز، اولین بار دانشمندی به نام فولکمن(Folkman)این نظریه را مطرح کرد که رشد تومورها وابسته به آنژیوژنز است. آنژیوژنز یا همان رگ زایی، فرایندی است که در آن رگ‌های جدید از رگ‌های پیشین (موجود)رشد می‌کنند. این فرایند طبیعی مهم، نقش زیادی در وقایع فیزیولوژیک بدن مانند رشد و نمو، ترمیم زخم و تولیدمثل دارد. با این حال، رگ زایی در فرایندهای پاتولوژیک نیز دخیل است؛ برای مثال مبنای تغییر شکل تومورها از حالت خفته به بدخیم به واسطه‌ی همین فرایند است. ایجاد رگ‌های خونرسان در درون تومورها برای رشد آن‌ها ضروری است.
گل کار در ادامه افزود: «یکی از زمینه‌های پژوهشی بسیار امیدوارکننده، درمان به واسطه‌ی مهار رگ‌زایی(آنتی آنژیوژنیک ترابی) است. با این روش می‌توان با طراحی عوامل درمانی مناسب به کنترل و درمان رشد و یا متاستاز شدن تومور و همچنین درمان انواعی ازاختلالات وابسته به رگ زایی نظیر آرتریت روماتوئید، رتینوپاتی و نفروپاتی دیابتی و اندومتریوز دست یافت. هدف این مطالعه نیز، ارائه نانوسامانه‌ای ژن‌رسان، جهت مهار بیان اصلی ترین فاکتور رگ زایی (VEGF) و در نتیجه القای مرگ سلولی در سلول‌های سرطانی بوده است. VEGF، فاکتور رشد عروق و یکی از اصلی ترین فعال کننده‌های رگ زایی است.»
به گفته‌ی این محقق، نانوسامانه‌ی ساخته شده با دارا بودن یک سری خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مطلوب، سبب مهار بیان و ترشح عامل رگ زایی (VEGF) و در نتیجه مهار رشد سلول توموری در مطالعات برون تن (سلولی-آزمایشگاهی) شده است.
گل کار در توضیح کامل‌تر مواد بکار رفته در ساخت این نانوسامانه عنوان کرد: «جهت دستیابی به قابلیت بالا در بارگیری و انتقال ژن مهار‌کننده‌ی رگ‌زایی به سلول سرطانی، در ساخت آن از نانو لیپوزوم‌های پلی اتیلن گلیکول دار، پلیمر دندریمر و کلسترول استفاده شد. در واقع ابتدا کلسترول در یک نسبت بهینه و با بازدهی خوبی به دندریمر متصل شده است. این لیپوپلیمر که توانایی بسیار خوبی در تشکیل میسل از خود نشان داده، در ساختار نانولیپوزوم‌های ساخته شده قرار گرفته است.»
وی در ادامه افزود: «طبق مشاهدات، این نانوسامانه توانسته است به میزان بالایی (بیشتر از ۹۰%) ژن علیه فاکتور مهم رگ زایی (VEGF) را بارگیری کند. از طرفی ژن بارگیری شده در نانوسامانه نیز به خوبی در محیط سرم خون در مقابل تخریب به وسیله اندونوکلئازها پایدار بوده است. همچنین ارزیابی سلولی حاکی از آن است که این نانوسامانه به خوبی توسط سلول‌های سرطانی (MCF-7) برداشت شده و باعث کاهش ترشح فاکتور رگ زایی VEGF (40-45%) و مهار رشد سلول‌های سرطانی تا ۵۰% می‌شود که این میزان در مقایسه با دندریپلکس مشابه خود بیشتر بوده است.»
در این طرح از آزمون‌های مختلفی از جمله FTIR، NMR، TEM، کشت سلولی و ارزیابی‌های دیگر استفاده شده است.
همانگونه که پیشتر گفته شد، استفاده از ژن‌ها در مهار رگ زایی از روش‌های مؤثر و اختصاصی درمان بیماری ها از جمله سرطان است. از میان ژن‌ها، siRNA ها به عنوان ابزاری بسیار قدرتمند برای خاموش کردن اختصاصی ژن مطرح شده‌اند. استفاده از SiRNA علیه VEGF (فاکتور فعال کننده ی رگ زایی) منجر به مهار اختصاصی و دقیق رگ زایی خواهد شد. بنابراین در این مطالعه از ژن SiRNA علیه VEGF استفاده شد. اما به دلیل موانع کلیدی در رسیدن کافی درون تن siRNA به محل هدف، طراحی یک سیستم حامل ضروری است تا بتواند ژن را محافظت و آن را به طور کافی به محل مورد نظر برساند. حامل لیپوزوم (ویزیکول‌های تشکیل شده از دو لایه‌های لیپیدی) از حامل‌های پرطرفدار در مبحث دارو و ژن رسانی هستند. با این حال یکی از معایب اصلی نانولیپوزوم‌ها به دام افتادن توسط سیستم فاگوسیت تک هسته‌ای در بدن و حذف سریع قبل از اثر است. با وارد کردن پلیمر پلی‌اتیلن گلیکول در فرمولاسیون و به وجود آمدن نانولیپوزوم‌هایی با نیمه عمر طولانی در گردش خون، این مشکل را می‌توان رفع کرد. همچنین برای افزایش اتصال داروی ژنتیکی و به دنبال آن افزایش ترانسفکشن سلولی ژن (وارد شدن ژن به سلول محل اثر) می‌توان از پلیمر دندریمر پلی آمیدو آمین (PAMAM) استفاده کرد. گروه‌های آمین نوع اول دندریمر موجب اتصال به داروی ژنتیکی و فشرده کردن آن شده و گروه‌های آمین نوع سوم آن موجب افزایش آزاد کردن ژن به داخل سیتوپلاسم سلول هدف می‌شوند.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر نسیم گل کار- دانش‌آموخته‌ی دکترای تخصصی فارماسیوتیکس داروسازی از دانشگاه علوم پزشکی شیراز، دکتر علیمحمد تمدن (دکترای تخصصی فارماسیوتیکس داروسازی) و دکتر سلیمان محمدی سامانی (دکترای تخصصی فارماسیوتیکس داروسازی)- اعضای هیأت علمی این دانشگاه است. نتایج این کار در مجله‌یInternational Journal of Pharmaceutics با ضریب تأثیر ۳/۶۵ و ضریب تأثیر ۵ ساله ۴/۲۲، (جلد ۵۱۰، سال ۲۰۱۶، صفحات ۳۰ تا ۴۱) به چاپ رسیده است.
