محققان دانشگاه ایالتی اورگان نانوذرات لیپیدی توسعه داده‌اند که می‌توانند استنشاق شوند و به طور موثر اسید ریبونوکلئیک (mRNA) را به ریه‌های موش منتقل کرده و سلول‌ها را تحریک کنند. با این کار پروتئین معیوب در فیبروز کیستیک (CF) توسط سلول‌ها تولید می‌شود.
استنشاق یک نانوماده زیستی به درمان مشکلات ریه کمک کرد
گوارو ساهای، نویسنده ارشد مقاله مربوط به این پروژه می‌گوید: «استنشاق نانوذرات لیپیدی منجر به تولید پروتئین موضعی در ریه موش می‌شود بدون این که سمیتی ایجاد کند. در این پروژه، تجویز مکرر آن منجر به تولید پروتئین پایدار در ریه‌ها شد.»
فیبروز کیستیک به دلیل تغییر در ژن تنظیم‌کننده هدایت عبوری غشایی (CFTR) ایجاد می‌شود که منجر به تولید پروتئین CFTR معیوب می‌شود. این کمبود منجر به کم آبی ریه و تجمع مخاط شده که در نهایت راه‌های هوایی را مسدود می‌کند.
در سال ۲۰۱۸، ساهای و همکارانش یک روش درمانی جدید را نشان دادند. نانوذرات لیپیدی پر شده با mRNA CFTR که قابلیت استنشاق دارد.
ساهای گفت: «نانوذرات لیپیدی در تحویل mRNA در واکسن‌ها موفق بوده‌اند، اما درمان mRNA مبتنی بر استنشاق همچنان یک چالش است. یکی از مشکلات این است که نانوذرات لیپیدی مایل‌اند در حین آئروسل‌سازی و در اثر تنش برشی از هم جدا شوند که منجر به تحویل ناکارآمد می‌شود.»
این راه حل شامل ایجاد نانوذرات لیپیدی است که به اندازه کافی قوی هستند تا از طریق نبولیزاسیون، فرآیندی که مایع را به غبار قابل استنشاق تبدیل می‌کند، می‌تواند از موکوس عبور کرده و به سلول‌های ریه برسند و در نهایت محموله CFTR برای انجام وظیفه به بدن تحویل داده می‌شود.
در سال ۲۰۲۰، ساهای یک مطالعه دیگر انجام داد و در آن نشان داد که فیتواسترول‌ها یا نانوذرات ساخته شده با مولکول‌های گیاهی مشابه کلسترول، در انتقال محتوای خود در سلول‌ها بهتر عمل می‌کنند.
اکنون، ساهای و همکارانش از بتا سیتوسترول با یک لیپید پلی‌اتیلن گلیکول (PEG)، که برای افزایش پایداری نانوذرات و همچنین نفوذ مخاطی آن‌ها استفاده می‌شود، برای غلبه بر چالش‌های قبلی دوام و تحرک ذرات استفاده کرده‌اند.
ساهای گفت: «افزایش غلظت PEG در نانوذرات لیپیدی باعث مقاومت برشی بهتر و نفوذ بیشتر در مخاط می‌شود.»
زمانی که نانوذرات در سلول‌ها آزمایش شدند، توزیع یکنواخت، شکل سه‌بعدی شیمیایی مناسب و انتشار سریع با آزادسازی mRNA ژن CFTR را نشان دادند.
زمانی که نانوذرات استنشاق شده روی یک مدل موش آزمایش شد، هیچ نشانه‌ای از سمیت در ریه‌ها یا سایر قسمت‌های بدن نشان نداد. علاوه بر این، تجویز مکرر این نانوذرات استنشاقی باعث تولید کنترل‌شده CFTR در ریه‌ها شد.
این ذرات همچنین روی موش‌هایی که کمبود CFTR داشتند، آزمایش شدند که منجر به بیان موفقیت آمیز پروتئین در ریه شد. به طور کلی، محققان نوشتند: «این مطالعه رویکرد طراحی منطقی برای ترجمه بالینی درمان‌های mRNA مبتنی بر نانوذرات لیپیدی قابل استنشاق را نشان داد».
