الجسيمات النانوية الدهنية هي جزيئات صغيرة مصنوعة من الدهون ، وهي جزيئات يمكن أن تشكل أغشية بيولوجية. يمكن استخدام الجسيمات النانوية الدهنية لتوصيل المواد الجينية ، مثل DNA أو RNA ، إلى الخلايا من أجل العلاج الجيني. العلاج الجيني هو أسلوب يهدف إلى علاج الأمراض أو الوقاية منها عن طريق تعديل جينات الخلايا.
لماذا نستخدم الجسيمات النانوية الدهنية في العلاج الجيني؟
يتمتع العلاج الجيني بإمكانيات كبيرة في علاج الأمراض المختلفة ، مثل الأمراض المعدية والسرطان والاضطرابات الوراثية. ومع ذلك ، فإن إيصال المادة الجينية إلى الخلايا ليس بالأمر السهل ، لأنه يمكن أن تتحلل بواسطة الإنزيمات ، أو يرفضها الجهاز المناعي ، أو تُحبس داخل الإندوسومات (مقصورات مرتبطة بالغشاء داخل الخلايا). لذلك ، يجب حماية المواد الجينية ونقلها بواسطة نظام توصيل يمكنه التغلب على هذه الحواجز.
تُعد الجسيمات النانوية الدهنية من أكثر أنظمة التوصيل الواعدة للعلاج الجيني ، لأن لها مزايا عديدة:
يمكنهم حماية المواد الجينية من التدهور والتعرف على المناعة.
يمكن أن تندمج مع أغشية الخلايا وتطلق مادة وراثية في السيتوبلازم.
يمكن تصميمها لاستهداف خلايا أو أنسجة معينة عن طريق تعديل خصائص سطحها.
يمكن إنتاجها بسهولة وتوسيع نطاقها للاستخدام السريري.
لديهم سمية منخفضة ومناعة منخفضة مقارنة بالنواقل الفيروسية ، وهي نظام توصيل شائع آخر للعلاج الجيني.
كيف تعمل الجسيمات النانوية الدهنية في العلاج الجيني؟
تتكون الجسيمات النانوية الدهنية من أنواع مختلفة من الدهون ، مثل الدهون الموجبة ، والدهون المساعدة ، والدهون المغزلية ، والدهون المخصبة. تحتوي الدهون الكاتيونية على شحنة موجبة يمكن أن ترتبط بالشحنة السالبة للمادة الجينية ، وتشكل مركبًا يسمى ليبوبلكس. تساعد الدهون المساعدة على استقرار الليبوبلكس وتعزيز كفاءة توصيله. تساعد الدهون المغزلية على دمج الجسيمات النانوية الدهنية مع غشاء الخلية وإطلاق المادة الوراثية في السيتوبلازم. تحتوي الدهون الموصلة على سلسلة من البولي إيثيلين جلايكول (PEG) متصلة بها ، والتي يمكن أن تحمي الجسيمات النانوية الدهنية من جهاز المناعة وتطيل وقت دورانها في الدم.
يمكن إعطاء الجسيمات النانوية الدهنية بطرق مختلفة ، مثل الحقن في الوريد أو الحقن العضلي أو الاستنشاق أو التطبيق الموضعي. بمجرد وصولهم إلى الموقع المستهدف ، يتفاعلون مع غشاء الخلية وينقلون المادة الوراثية إلى الخلية. ثم تدخل المادة الجينية النواة وتقوم إما باستبدال أو إصلاح الجين المعيب ، أو التعبير عن بروتين علاجي.
ما هي بعض الأمثلة على الجسيمات النانوية الدهنية المستخدمة في العلاج الجيني؟
تم استخدام الجسيمات النانوية الدهنية بنجاح لتوصيل أنواع مختلفة من المواد الجينية ، مثل mRNA و siRNA و DNA plasmid و CRISPR-Cas9. بعض الأمثلة على الجسيمات النانوية الدهنية المستخدمة في العلاج الجيني هي:
أونباترو:هذا هو أول دواء يعتمد على الجسيمات النانوية الدهنية المعتمدة من قِبل إدارة الأغذية والعقاقير (FDA) لعلاج الداء النشواني الوراثي بوساطة ترانستريتين (hATTR) ، وهو مرض وراثي نادر يسبب تلف الأعصاب وفشل القلب. يسلم Onpattro سيرنا الذي يسكت جين ترانستريتين (TTR) الطافر ، مما يقلل من إنتاج بروتين TTR غير الطبيعي الذي يشكل رواسب أميلويد في الأنسجة.
BNT162b2:هذا أحد لقاحات COVID -19 التي طورتها شركتا Pfizer و BioNTech ، والتي تستخدم الجسيمات النانوية الدهنية لتوصيل mRNA الذي يشفر بروتين ارتفاع فيروس SARS-CoV -2 ، وهو الفيروس الذي يسبب COVID -19 . يوجه mRNA الخلايا لإنتاج بروتين سبايك ، مما يؤدي إلى استجابة مناعية ضد الفيروس.
CTX001:هذا علاج تجريبي لتحرير الجينات لعلاج ثلاسيميا بيتا ومرض فقر الدم المنجلي ، وهما اضطرابات الدم الموروثة التي تؤثر على إنتاج الهيموجلوبين ووظيفته. يستخدم CTX001 الجسيمات النانوية الدهنية لتقديم CRISPR-Cas9 ، وهي أداة جزيئية يمكنها قطع وتحرير الحمض النووي. يستهدف CRISPR-Cas9 ويصحح الجين الذي ينظم تعبير الهيموجلوبين الجنيني ، مما يزيد من مستوياته ويقلل من أعراض الأمراض.
ما هي بعض التحديات والتوجيهات المستقبلية للجسيمات النانوية الدهنية للعلاج الجيني؟
أظهرت الجسيمات النانوية الدهنية وعدًا كبيرًا بالعلاج الجيني ، لكنها تواجه أيضًا بعض التحديات والقيود ، مثل:
تحسين حجمها وشكلها وشحنها وتكوينها لتحقيق كفاءة وخصوصية توصيل عالية.
التحكم في توزيعها الحيوي وحرائكها الدوائية وديناميكياتها الدوائية لتجنب التأثيرات غير المستهدفة والسمية.
فهم تفاعلاتها مع السوائل والخلايا والأنسجة البيولوجية لتقليل الاستجابات المناعية والآثار الجانبية غير المرغوب فيها.
تطوير طرق موحدة لتوصيفها وصياغتها ومراقبة جودتها لضمان سلامتها وفعاليتها.
توسيع نطاق تطبيقاتها لتتجاوز العلاجات الموجهة للكبد لتشمل أعضاء وأمراض أخرى.
للتغلب على هذه التحديات وتطوير الجسيمات النانوية الدهنية للعلاج الجيني ، هناك حاجة إلى مزيد من البحث من أجل:
اكتشف أنواعًا جديدة من الدهون والمواد الشبيهة بالدهون التي يمكنها تحسين الاستقرار والوظائف والتوافق الحيوي للجسيمات النانوية الدهنية.
تحقق من الآليات والعوامل التي تؤثر على تكوين وتسليم وإطلاق الجسيمات النانوية الدهنية وحمولتها الوراثية.
استغلال الإكليل الجزيئي للجسيمات النانوية الدهنية ، وهي طبقة البروتينات والجزيئات الأخرى التي تمتص على سطحها في البيئات البيولوجية ، لتعديل استهدافها وأدائها.
صمم جزيئات دهنية ذكية ومتجاوبة يمكنها الإحساس والتكيف مع المحفزات المختلفة ، مثل الأس الهيدروجيني أو درجة الحرارة أو الإنزيمات أو الضوء.
الجمع بين الجسيمات النانوية الدهنية والتقنيات الأخرى ، مثل الآلات النانوية أو أجهزة الاستشعار الحيوية أو الذكاء الاصطناعي ، لإنشاء منصات علاج جيني جديدة ومتطورة.
الجسيمات النانوية الدهنية هي تقنية جديدة ومتعددة الاستخدامات لتوصيل الجينات للتطبيقات السريرية. من خلال تسخير إمكاناتهم ومعالجة تحدياتهم ، يمكن للجسيمات النانوية الدهنية أن تمهد الطريق لعلاجات جينية أكثر فعالية وشخصية للأمراض المختلفة.
