محققان کمپلکس زیستی حاوی نانوذرات و mRNA طراحی کردند که می‌تواند به ترمیم بافت استخوان و رفع مشکلاتی استخوانی کمک کند.
طراحی نانوزیست‌ذراتی که به استخوان می‌چسبند!
داروهای mRNA کدکننده پروتئین، فضایی در داخل سلول دارند، به دست آوردن آن‌ها کار ساده‌ای نیست. برای انتقال mRNA به غشای سلولی و محافظت از آن در برابر تخریب توسط نوکلئازها، محققان از نانوذرات لیپیدی استفاده می‌کنند که mRNA را محصور می‌کنند و آن‌ها را در داخل سلول آزاد می‌کنند.
استفاده از نانوذرات لیپیدی در استخوان که در آن mRNA می‌تواند بیان پروتئین‌هایی را تحریک کند که با بیماری‌ها و آسیب‌های استخوانی مبارزه می‌کنند، دشوار است. استخوان‌ها برای جذب نانوذرات به دلیل سد خونی-مغز استخوان، با کاهش جریان خون و عروق در مقایسه با سایر اندام‌ها روبرو هستند و جذب کم مولکول‌های زیستی، مانع از تحویل محموله mRNA می‌شوند. روش‌هایی برای تامین موثر نانوذرات لیپیدی به استخوان می‌تواند به ارائه داروهای mRNA برای شرایطی مانند پوکی استخوان و سرطان استخوان کمک کند.
به تازگی، محققان دانشگاه پنسیلوانیا لیپیدی تولید کردند که به مواد معدنی استخوان می‌چسبد و تجمع نانوذرات و تحویل mRNA به استخوان را افزایش میدهد. علاوه بر پتانسیل درمانی آن، کار آن‌ها رویکرد جدیدی برای هدایت داروهای mRNA به محیط‌های سخت و ویژه ارائه میدهد.
برای کمک به چسبیدن نانوذرات به استخوان، محققان به بیس فسفونات روی آوردند. این مولکول کوچک به یون کلسیم موجود در هیدروکسی آپاتیت، یک جزء برجسته از ترکیب معدنی استخوان، متصل می‌شود. مایکل میچل، یک مهندس نانوذرات زیستی در دانشگاه پنسیلوانیا و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: «ما لیپیدی را طراحی کردیم که حاوی بیس فسفونات است که به نوعی باعث می‌شود استخوان مانند یک مرکز عمل کند که ذرات می‌توانند در آنجا جمع شوند.»
این تیم یک سری نانوذرات را از ۲۱ لیپید بیس فسفونات منحصر به‌فرد و mRNA کپسوله شده که یک پروتئین گزارشگر را کد می‌کند، ایجاد کردند. نتایج نشان داد که این نانوذره در مقایسه با همتای بدون بیس فسفونات خود، اتصال بسیار قوی‌تری به هیدروکسی آپاتیت نشان میدهد. سپس محققان این نانوذره را به صورت داخل وریدی به موش‌ها تزریق کردند و دریافتند که افزودن گروه بیس فسفونات باعث افزایش تجمع ذرات و بیان پروتئین در استخوان می‌شود.
در نهایت، محققان موش‌ها را با نانوذرات لیپیدی حامل mRNA که فاکتور رشد درمانی BMP-2 را رمزگذاری می‌کند، به صورت داخل وریدی درمان کردند. آن‌ها مشاهده کردند که به دلیل افزایش جذب در استخوان، نانوذرات بیس فسفونات بیان BMP-2 هم در سطح استخوان و هم در عمق مغز نسبت به ذره لیپیدی استاندارد افزایش یافته است. نتایج طیف وسیعی از کاربردهای ممکن را برای نانوذرات دوستدار استخوان، از تولید پروتئین‌های احیاکننده برای ترمیم شکستگی گرفته تا ویرایش مواد ژنتیکی در سلول‌های بنیادی خونساز در مغز استخوان، نشان داد.
محققان قصد دارند سمیت ناشی از توزیع زیستی ذرات را ارزیابی کنند و مسیرهای تجویز جایگزین را کشف کنند.
