به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پژوهشگران در مطالعه‌ای جدید روشی برای انتقال مؤثرتر داروهای مبتنی بر اسیدهای نوکلئیک به دستگاه عصبی مرکزی معرفی کرده‌اند که می‌تواند مسیر تازه‌ای برای درمان بیماری اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS) فراهم کند. در این پژوهش، وزیکول‌های خارج‌سلولی مشتق از سلول‌های بنیادی عصبی به‌عنوان حامل‌های طبیعی برای انتقال الیگونوکلئوتیدهای آنتی‌سنس به کار گرفته شدند. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که این ساختارهای میکروسکوپی می‌توانند ورود دارو به سلول‌های عصبی را افزایش دهند، ماندگاری آن را در مغز بهبود بخشند و اثرات درمانی آن را در مدل‌های آزمایشگاهی و حیوانی تقویت کنند. نکته مهم این مطالعه، استفاده از مسیر داخل‌بینی برای رساندن ترکیب درمانی به مغز بود؛ روشی که در مقایسه با تزریق مستقیم دارو به دستگاه عصبی مرکزی، کم‌تهاجمی‌تر است و می‌تواند در صورت اثبات ایمنی و اثربخشی در انسان، بخشی از مشکلات مربوط به تجویز درمان‌های ژنتیکی برای بیماری‌های عصبی را کاهش دهد. پژوهشگران در مدل موشی ALS مشاهده کردند که دریافت این ترکیب، شروع علائم بیماری را به تأخیر می‌اندازد و با حفظ بهتر عملکرد حرکتی، کاهش آسیب نورون‌های حرکتی و محدود شدن برخی نشانه‌های التهاب عصبی همراه است.

دشواری رساندن دارو به مغز

یکی از موانع اصلی درمان بیماری‌های نورودژنراتیو، از جمله ALS، رساندن مقدار کافی از دارو به سلول‌های هدف در مغز و نخاع است. بسیاری از ترکیبات درمانی پس از ورود به جریان خون نمی‌توانند به‌آسانی از سد خونی‌مغزی عبور کنند. ساختاری محافظتی که ورود مواد مختلف به بافت عصبی را کنترل می‌کند. در نتیجه، حتی دارویی که از نظر مولکولی توانایی مهار یک عامل بیماری‌زا را دارد، ممکن است به دلیل توزیع نامناسب، ورود ناکافی به سلول‌ها یا تجزیه سریع، اثر درمانی مطلوبی نشان ندهد. الیگونوکلئوتیدهای آنتی‌سنس یا  ASOها از جمله ترکیباتی هستند که با اتصال اختصاصی به توالی‌های RNA، می‌توانند بیان ژن‌های هدف را تغییر دهند یا مقدار رونوشت‌های بیماری‌زا را کاهش دهند. با وجود این ظرفیت، رساندن این مولکول‌ها به سلول‌های عصبی همچنان یکی از مسائل مهم در توسعه درمان‌های مبتنی بر اسیدهای نوکلئیک است. در برخی شرایط، تزریق دارو به مایع مغزی‌نخاعی امکان دسترسی بهتر به دستگاه عصبی مرکزی را فراهم می‌کند، اما این روش به مداخله پزشکی نیاز دارد و تکرار آن می‌تواند دشوار باشد. از سوی دیگر، داروی آزاد ممکن است پس از ورود به بدن به‌سرعت پاک‌سازی شود یا به اندازه کافی وارد سلول‌های هدف نشود. استفاده از حامل‌های زیستی که بتوانند دارو را محافظت کرده و انتقال آن را به بافت عصبی بهبود دهند، یکی از راهکارهای مورد توجه برای عبور از این موانع است.

وزیکول‌های خارج‌سلولی

وزیکول‌های خارج‌سلولی ذراتی کوچک و محصور در غشای لیپیدی هستند که سلول‌ها آن‌ها را آزاد می‌کنند و این ساختارها می‌توانند حامل پروتئین‌ها، لیپیدها و انواع مولکول‌های RNA باشند. توانایی مشارکت در ارتباط میان سلول‌ها، ویژگی‌های غشایی و امکان انتقال محموله‌های زیستی، این وزیکول‌ها را به گزینه‌ای جذاب برای توسعه سامانه‌های دارورسانی تبدیل کرده است. در مطالعه جدید، پژوهشگران از وزیکول‌های مشتق از سلول‌های بنیادی عصبی استفاده کردند تا انتقال ASO ها را به سلول‌های مرتبط با دستگاه عصبی مرکزی بهبود دهند. این وزیکول‌ها پس از جداسازی از محیط کشت سلول‌ها، با روش‌های آزمایشگاهی از نظر اندازه، ساختار غشایی و نشانگرهای اختصاصی بررسی شدند. سپس مولکول‌های درمانی با روشی غیرفعال و از طریق انکوباسیون با وزیکول‌ها همراه شدند؛ روشی که بدون نیاز به دست‌کاری شدید غشای حامل، امکان اتصال محموله درمانی به آن را فراهم می‌کند. بررسی‌ها نشان داد که بخش قابل توجهی از مولکول‌های ASO مرتبط با وزیکول‌ها، در شرایط آزمایش‌شده از تجزیه نوکلئازی محافظت می‌شوند. این یافته اهمیت دارد، زیرا حفظ یکپارچگی مولکول درمانی برای رسیدن به هدف ژنتیکی و ایجاد پاسخ زیستی ضروری است. با این حال، محافظت از دارو به‌تنهایی کافی نیست و حامل باید بتواند محموله خود را به سلول مورد نظر برساند و امکان دسترسی آن به هدف درون‌سلولی را نیز فراهم کند.

ورود بیشتر به سلول‌های عصبی و افزایش دسترسی به مغز

برای ارزیابی عملکرد این سامانه، پژوهشگران ابتدا جذب سلولی ASO های آزاد را با مولکول‌های همراه‌شده با وزیکول‌های خارج‌سلولی مقایسه کردند. نتایج نشان داد که سلول‌های دریافت‌کننده ترکیب وزیکول و ASO، در مقایسه با سلول‌هایی که تنها در معرض داروی آزاد قرار داشتند، مقدار بیشتری از مولکول درمانی را جذب می‌کنند. این افزایش در سلول‌های عصبی و سلول‌های مرتبط با عروق مغزی نیز مشاهده شد و نشان داد که منشأ سلولی حامل ممکن است در الگوی تعامل آن با سلول‌های مختلف نقش داشته باشد. پژوهشگران سپس توزیع دارو را در بدن موش‌ها پس از تجویز از مسیرهای مختلف بررسی کردند. این مسیرها شامل تزریق داخل‌بطنی، تجویز داخل‌بینی و تزریق وریدی بودند. در مقایسه با ASO آزاد، ترکیب همراه‌شده با وزیکول‌ها در شرایط آزمایشگاهی به تجمع بیشتر دارو در دستگاه عصبی مرکزی و شناسایی آن در سلول‌های عصبی کمک کرد. پس از تزریق داخل‌بطنی، سیگنال مرتبط با  ASOهای همراه وزیکول حتی در زمان‌های دیرتر نیز در مغز قابل شناسایی بود، در حالی که سیگنال داروی آزاد کاهش بیشتری نشان می‌داد. تجویز داخل‌بینی نیز با افزایش دسترسی دارو به مغز همراه بود. این مسیر از آن جهت اهمیت دارد که می‌تواند راهی برای انتقال ترکیبات درمانی به دستگاه عصبی مرکزی فراهم کند، بی‌آنکه تزریق مستقیم به بافت مغز ضرورت داشته باشد. البته مشاهده سیگنال فلورسانس در بافت، به‌تنهایی به معنای اثبات رسیدن تمام محموله به محل اثر یا تضمین اثربخشی بالینی نیست و ارزیابی‌های دقیق‌تری برای تعیین توزیع واقعی داروی فعال مورد نیاز است.

هدف‌گیری دو عامل ژنتیکی مرتبط با ALS

یکی از بخش‌های مهم پژوهش، بررسی عملکرد سامانه دارورسانی در برابر دو هدف ژنتیکی مرتبط با ALS بود. هدف نخست، ژن SOD1 بود که برخی جهش‌های آن می‌توانند به تولید پروتئین غیرطبیعی و ایجاد آسیب عصبی منجر شوند. هدف دوم، گسترش تکرار شش‌نوکلئوتیدی در ژن C9orf72 بود که از علل شناخته‌شده ALS خانوادگی به شمار می‌رود. پژوهشگران در مدل سلولی دارای  SOD جهش‌یافته دریافتند که ASO همراه با وزیکول‌های سلول بنیادی عصبی، کاهش بیشتری در مقدار پروتئین هدف ایجاد می‌کند؛ اثری که در شرایط مشابه از داروی آزاد ضعیف‌تر بود. در آزمایش‌های مرتبط باC9orf72 نیز ترکیب حامل و دارو توانست رونوشت‌های حاوی توالی تکراری بیماری‌زا را کاهش دهد. بررسی‌های تکمیلی نشان داد که این اثر لزوماً به کاهش کلی بیان ژن C9orf72 منجر نشده است. موضوعی که از اهمیت هدف‌گیری انتخابی توالی‌های غیرطبیعی حکایت دارد. چنین تمایزی در طراحی درمان‌های ژنتیکی اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا برخی ژن‌ها علاوه بر نقش بیماری‌زای مرتبط با جهش، وظایف طبیعی و ضروری نیز در سلول ایفا می‌کنند. بنابراین، رویکردی که بتواند شکل بیماری‌زای RNA  را هدف قرار دهد و در عین حال عملکرد طبیعی ژن را تا حد امکان حفظ کند، ممکن است از نظر درمانی مطلوب‌تر باشد. با وجود این، نتایج به‌دست‌آمده در سلول‌ها هنوز به معنای اثبات کارایی یک درمان برای تمام انواع ALS نیست. این بیماری از نظر ژنتیکی و زیستی ناهمگون است و پاسخ به درمان می‌تواند با توجه به علت مولکولی آن متفاوت باشد.

به تأخیر افتادن علائم و حفظ عملکرد حرکتی در موش‌ها

پس از نتایج امیدوارکننده آزمایش‌های سلولی، پژوهشگران اثر درمان را در مدل موشی  SOD1-G93A بررسی کردند. مدلی که برای مطالعه بیماری‌زایی ALS و ارزیابی مداخلات درمانی به کار می‌رود. حیوانات از راه بینی، ترکیب ASO و وزیکول‌های مشتق از سلول‌های بنیادی عصبی یا مقدار معادل داروی آزاد را دریافت کردند و سپس شاخص‌های مرتبط با بیماری در آن‌ها ارزیابی شد. یافته‌ها نشان داد که در گروه دریافت‌کننده ترکیب وزیکولی، شروع علائم بیماری به‌طور معناداری به تأخیر افتاد.

در برخی آزمایش‌های سلولی، وزیکول‌های مشتق از سلول‌های بنیادی عصبی به‌تنهایی تغییراتی در شاخص‌های زیستی ایجاد کردند، اما ترکیب آن‌ها با ASO اثر قوی‌تری نسبت به اجزای منفرد نشان داد. این موضوع احتمال وجود نوعی اثر هم‌افزا میان ویژگی‌های زیستی حامل و عملکرد مولکول درمانی را مطرح می‌کند. سلول‌های بنیادی عصبی و وزیکول‌های حاصل از آن‌ها در پژوهش‌های پیشین نیز به دلیل قابلیت اثرگذاری بر التهاب، بقا و ارتباط سلول‌های عصبی مورد توجه قرار گرفته‌اند. در نتیجه، استفاده از این وزیکول‌ها ممکن است دو هدف را به‌طور هم‌زمان دنبال کند: بهبود انتقال مولکول درمانی به سلول‌های هدف و تعدیل برخی فرایندهای آسیب‌زای محیط عصبی. با این حال، سهم دقیق هر یک از این سازوکارها باید مشخص شود.  در مجموع، این پژوهش شواهد اولیه‌ای ارائه می‌دهد که بر اساس آن، وزیکول‌های مشتق از سلول‌های بنیادی عصبی می‌توانند انتقال ASO ها به دستگاه عصبی مرکزی را تقویت کرده و در مدل حیوانی ALS برخی پیامدهای بیماری را بهبود دهند. اهمیت اصلی این دستاورد، معرفی یک درمان تأییدشده نیست، بلکه ارائه راهبردی برای حل یکی از موانع مهم دارورسانی عصبی است. راهبردی که در صورت تأیید ایمنی، قابلیت تولید و اثربخشی در مطالعات بعدی، می‌تواند به توسعه نسل تازه‌ای از درمان‌های هدفمند برای بیماری‌های نورودژنراتیو کمک کند.

پایان مطلب./