البوليمرات تسيطر على الطب الجيني

سيتم استخدام البوليمرات التي تتحلل في الجسم لنقل الجينات بدلاً من الفيروسات

في الصورة: بنية جزء من البوليمر القابل للتحلل الحيوي المستخدم في نقل الجينات (بواسطة جوردان جرين، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا)
في بحث قد يؤدي إلى طرق آمنة وفعالة لطب الجينات، وجد الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) طريقة لضبط البوليمرات القابلة للتحلل الحيوي [1] لتوصيل الجينات.

وفي الطب الوراثي، يتم إدخال جينات جديدة في خلايا المرضى، مما يمكنهم من مقاومة أمراض مثل السرطان. يحمل هذا المجال وعدًا كبيرًا، لكنه لم يحقق بعد إمكاناته الكاملة. ومن أسباب ذلك مسألة السلامة، وذلك بسبب استخدام الفيروسات لحمل الجينات.

يركز البحث الجديد، الذي نُشر هذا الأسبوع في مجلة Advanced Materials، على إنشاء ناقلات جديدة للجينات. وستكون هذه الناقلات مصنوعة من مواد اصطناعية وغير فيروسية. رئيس المجموعة البحثية هو دانييل أندرسون، وهو باحث مشارك في مركز أبحاث السرطان في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

يقول جوردان جرين، وهو طالب باحث في جامعة كاليفورنيا: "أردنا أن نبدأ بمادة آمنة للغاية - بوليمر متوافق حيويًا [2] وقابل للتحلل الحيوي - ونحاول أن نجعله أكثر فعالية، بدلاً من البدء بفيروس ومحاولة جعله أكثر أمانًا". الهندسة الحيوية وأحد المؤلفين الرئيسيين للمقالة.

كان الطب الوراثي محورًا للبحث المكثف منذ ما يقرب من 20 عامًا. لقد تم بالفعل إجراء أكثر من ألف دراسة سريرية في الطب الوراثي، ولكن حتى اليوم لا يوجد أي إجراء للطب الوراثي معتمد من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA). تستخدم معظم الدراسات الفيروسات كحاملات أو ناقلات [3] لنقل الجينات. ولكن هناك مخاطر تنطوي على استخدام الفيروسات، لذلك يحاول العديد من الباحثين تطوير طرق غير فيروسية لنقل الجينات لغرض العلاج الطبي.

ركز العلماء من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على ثلاثة جزيئات من بولي (استرات بيتا أمينو) أو سلاسل من مجموعات الأمين والدياكريلات، والتي تأتي واحدة تلو الأخرى في السلسلة. أظهرت هذه البوليمرات إمكانية أن تكون حاملة للجينات. ويأمل الباحثون في جعل البوليمرات أكثر فعالية عن طريق تغيير نهايات سلاسل البوليمر.

عندما يتم خلط البوليمرات معًا، يمكنها الاتصال تلقائيًا بالحمض النووي، مما يؤدي إلى تكوين جسيمات نانوية. يمكن للجسيمات النانوية، التي تتكون من الحمض النووي والبوليمر، أن تعمل بطرق معينة مثل الفيروس الاصطناعي وتنقل الحمض النووي إلى الخلايا عندما يتم حقنه بالقرب من الأنسجة المستهدفة أو داخلها.

وطوّر الباحثون طرقًا لتحسين البوليمرات الجديدة وطرقًا لاختبار قدرتها على تكوين جزيئات الحمض النووي النانوية ونقل الحمض النووي إلى الأنسجة المستهدفة. ولهذه الاحتياجات، قاموا بتغيير التركيب الكيميائي لنهايات سلاسل البوليمر القابلة للتحلل، وذلك باستخدام مجموعة من الجزيئات الصغيرة المختلفة.

يقول أندرسون: "من خلال تغيير عدد قليل فقط من الذرات في نهاية البوليمر الطويل، يمكنك تغيير أدائه بشكل كبير. وقد أدت هذه التغييرات الهامشية في تكوين البوليمر إلى تحسين قدرة البوليمرات على توصيل الحمض النووي بشكل كبير، وهذه المواد الجديدة هي "الطريق الذي يجب اتباعه حاليًا." أقصى ما اختبرناه هو نقل الحمض النووي بدون فيروسات.

وقد تم بالفعل اختبار البوليمرات على الفئران، وثبت أنها آمنة للاستخدام. ويأمل الباحثون في نهاية المطاف إجراء تجارب سريرية باستخدام البوليمرات المحسنة، وفقًا لأندرسون.

قد لا تكون النواقل غير الفيروسية أكثر أمانًا من الفيروسات فحسب، بل أكثر أمانًا أيضًا في بعض الحالات. يمكن للبوليمرات أن تحمل حمولة أكبر من الحمض النووي مقارنة بالفيروسات، وقد تفلت من انتباه الجهاز المناعي، مما قد يسمح بتكرار العلاج إذا لزم الأمر، وفقًا لجرين.

أحد السبل الواعدة للبحث هو سرطان المبيض. أثبت باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، بالتعاون مع جانيت سيويكي من معهد لانكشاير للأبحاث الطبية، أن البوليمر والجسيمات النانوية للحمض النووي يمكن أن توفر مستويات عالية من الحمض النووي لأورام المبيض دون الإضرار بالأنسجة السليمة.

الباحثون الآخرون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الذين ساهموا في هذه الورقة هم غريغوري زوغاتس (المؤلف الرئيسي الثاني) ناثان تيدفورد، والبروفيسور ليندا غريفيث، والبروفيسور دوغلاس لافنبرغر، والبروفيسور روبرت لانجر، وجانيت سيويكي، ويو-هانغ يوانغ.

[1] - المادة القابلة للتحلل هي مادة تتحلل في الجسم بشكل آمن، خلال فترة زمنية قصيرة نسبياً.

[2] - المادة المتوافقة حيوياً هي المادة غير الضارة أو السامة للجسم.

[3] - الناقل البيولوجي عادة ما يكون كائنًا حيًا ينقل الأوبئة أو العدوى - وبعبارة أخرى، ينقل المواد العضوية الغريبة إلى الجسم.

الروابط:

المصدر في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا