با همکاری شرکت دارویی تاکدا (Takeda)، فناوری نانوذرات لیپیدی برای توسعه روش ویرایش ژن به منظور درمان بیماری دیستروفی عضلانی دوشن به کار گرفته شد.
درمان یکی از بیماری‌های ژنتیکی با ترکیب نانوذرات و کریسپر
جایزه نوبل شیمی سال گذشته به کاشفان CRISPR-Cas9، تأثیر فناوری ویرایش ژنوم را تقویت کرد. در حالی که CRISPR-Cas9 را می‌توان برای کشاورزی و دام به منظور تولید مواد غذایی مغذی‌تر و محصولات قوی‌تر به کار برد، بیشتر توجه رسانه‌ها به پتانسیل پزشکی آن معطوف است.
دیستروفی عضلانی دوشن تنها یکی از بیماری‌هایی است که محققان درمان آن را با استفاده از CRISPR-Cas9 پیش‌بینی کرده‌اند. دیستروفی عضلانی دوشن منجر به آتروفی عضلانی پیشرونده در سراسر بدن می شود. بیماران معمولاً علائمی مانند زمین خوردن آسان و ناتوانی در دویدن را قبل از سن مدرسه نشان می‌دهند و اغلب قبل از بزرگسالی از دستگاه تنفس مصنوعی استفاده می‌کنند.
بسیاری از بیماری‌های صعب العلاج نتیجه یک جهش ژنتیکی هستند. فناوری ویرایش ژنوم نوید اصلاح جهش و در نتیجه درمان‌های جدید را برای بیماران می‌دهد. با این حال، رساندن این فناوری به سلول‌هایی که به اصلاح نیاز دارند همچنان یک چالش بزرگ است. یک مطالعه جدید به سرپرستی آکیتسو هوتا، دانشیار CiRA و با همکاری شرکت دارویی تاکدا (Takeda) به‌عنوان بخشی از برنامه تحقیقاتی مشترک T-CiRA انجام شده است که در آن مشخص شده چگونه نانوذرات لیپیدی وسیله‌ای مؤثر برای درمان دیستروفی عضلانی دوشن (DMD) در موش‌ها ارائه می‌کند.
هوتا گفت: «داروهای الیگونوکلئوتیدی در حال حاضر برای دیستروفی عضلانی دوشن در دسترس بوده، اما اثرات آن‌ها گذرا است، بنابراین بیمار باید تحت درمان‌های هفتگی قرار گیرد. از طرف دیگر، اثرات CRISPR-Cas9 طولانی مدت است.»
برای بیماری مانند دیستروفی عضلانی دوشن، باید طیف وسیعی از عضلات اسکلتی را مورد هدف قرار داد، که به این معنی است که چندین تزریق مهم است. سیستم‌های تحویلی که در حال حاضر مورد بررسی قرار گرفته‌اند، از ویروس‌های غیر بیماری‌زا برای تحویل CRISPR-Cas9 استفاده می‌کنند، اما این ویروس‌ها واکنش‌های ایمنی و تولید آنتی‌بادی‌ها را القا می‌کنند که تزریق چندگانه را مشکل‌ساز می‌کند.
نانوذرات لیپیدی می‌توانند از این واکنش‌ها جلوگیری کنند. نانوذرات لیپیدی، ذرات ریز با قطر کمتر از ۰٫۱ میکرومتر هستند و از لیپیدهایی تشکیل شده‌اند که خواص آن‌ها در پاسخ به اسیدیته تغییر می‌کند. این ویژگی به آن‌ها اجازه می‌دهد در خارج از سلول دست نخورده بمانند، اما زمانی که داخل سلول می‌شوند پاره می‌شوند تا محتوای خود را آزاد کنند. CRISPR-Cas9 نیز برای اصلاح جهش ژنی لازم است در بدن آزاد شود. نانوذرات لیپیدی برای واکسن‌های کرونا استفاده می‌شوند، اما کاربرد آن‌ها برای درمان ویرایش ژنوم هنوز در دست بررسی است. به‌عنوان بخشی از برنامه تحقیقاتی مشترک T-CiRA، هوتا در حال توسعه نانوذرات لیپیدی است که می تواند فناوری ویرایش ژنوم را به سلول برساند.
پس از آزمایش با چندین فرمول، این مطالعه یک نانوذره لیپیدی جدید را گزارش می‌کند که CRISPR-Cas9 را در داخل محصور می‌کند و سلول‌های عضلانی را در موش هدف قرار می‌دهد. بر خلاف داروهای الیگونوکلئوتیدی که اثرات آن در موش‌ها به‌طور مداوم پس از درمان کاهش می‌یابد و پس از چند ماه ناپدید می‌شود، این مطالعه نشان می‌دهد که تحویل CRISPR-Cas9 با نانوذرات لیپیدی جدید اثر ثابتی در ماهیچه‌ها دارد که بیش از یک سال طول می‌کشد. علاوه بر این، اثرات حتی در هنگام تحویل ذرات با چندین تزریق عضلانی مشهود بود، در حالی که رهایش مبتنی بر ویروس پس از تزریق دوم تأثیری نداشت. علاوه بر این، نانوذرات لیپیدی پرفیوژن داخل وریدی در اندام‌ها دارای مزایای درمانی بر روی بافت‌های عضلانی متعدد بود.
هوتا خاطرنشان کرد: «CRISPR-Cas9 در عرض چند روز از بدن ناپدید شد. این بدان معناست که خطر ویرایش ژنوم خارج از هدف حداقل است، اما اثرات درمانی برای مدت طولانی باقی می‌ماند.»
