توسط: 1. نانو پارتیکل
پیشرفت در حوضهی فناوری ویرایش ژن روز به روز در حال افزایش است. از پیشرفتهای اخیر میتوان به ایجاد نانوذرات یا Nanoparticleهای جدیدی اشاره کرد که ویرایش ژن را در ریهها انجام میدهند. به دلیل توانایی نانوذرات به اتصال دارو و ژنها و انتقال آنها به بافتهای خاص، آنها موضوع تحقیقات گسترده در سالهای اخیر بودهاند.
2. ویرایش ژن
ویرایش ژن ابزار بسیار قدرتمندی است که برای اصلاح ژنها استفاده میشود که میتواند کاربردهای درمانی بسیاری داشته باشد. با استفاده از نانوذرات چالشهایی که در گذشته محققین با روشهای مرسوم ویرایش داشتند برطرف شده است. نانوذرات، ذرات بسیار ریزی هستند که اندازهی آنها بین 100-1 نانومتر است. آنها دارای خواص فیزیکی و شیمیایی منحر به فردی هستند که آنها را برای کاربردهای زیست پزشکی جذاب میکند. یکی از مزایای کلیدی نانوذرات، توانایی آنها در هدف قرار دادن سلولها یا بافتهای خاص است. از این ویژگی میتوان برای ویرایش ژن در ریهها استفاده کرد به طوریکه نانوذرات به طور خاص سلولهای ریه را هدف قرار دهند. ریهها هدف مناسبی برای ویرایش ژن هستند زیرا در دسترس هستند و سطح وسیعی برای عمل نانوذرات دارند.
3. انواع نانوذرات کاربردی برای ویرایش ژن در ریهها
چندین نوع مختلف از نانوذرات وجود دارد که برای ویرایش ژن در ریهها ساخته شدهاند. در این بخش به معرفی آنها میپردازیم.
3.1. سیستم CRISPER-Cas9
یکی از بهترین آنها سیستم CRISPER-Cas9 است. CRISPER-Cas9 یک فناوری ویرایش ژن است که شامل یک پروتئین باکتریایی به نام Cas9 و یک مولکول RNA کوچک به نام RNA راهنما میباشد که کار برش و اصلاح توالی DNA در سلولها را انجام میدهد. وقتی این سیستم توسط نانوذرات به ریه انتقال پیدا کرد، CRISPER-Cas9 میتواند کار خود را در ریه انجام دهد و به اصلاح ژنتیکی سلولهای ریه بپردازد.
3.2. ZNF
نوع دیگری از نانوذرات که برای ویرایش ژن در ریه ساخته شده است، سیستم ZNF است. ZNFها پروتئینهای مهندسی شدهای هستند که میتوانند توالی DNA خاصی را مورد هدف قرار دهند. وقتی نانوذرات به ریه میرسند، ZNFها میتوانند برای اصلاح مواد ژنتیکی سلولهای ریه مورد استفاده قرار گیرند.
3.3. لیپوزومها
لیپوزومها از یک لایه لیپیدی تشکیل شدهاند و به عنوان یک سیستم دارورسانی مورد مطالعه قرار گرفتهاند. آنها میتوانند به گونهای طراحی شوند که سلولهای خاصی مانند سلولهای ریه را مورد هدف قرار دهند. آنها بسیار زیست سازگار هستند و برای انسان بیخطر میباشند. اما لیپوزومها بسیار ناپایدار هستند.
3.4. پلیمری
نانوذرات پلیمری از پلیمرهایی مانند پلی اتیلن گلیکون (PEG) تشکیل شده است. آنها میتوانند محتوی خود را به آرامی آزاد کنند. این نوع از نانوذرات بسیار زیست سازگار هستند. اما ساخت آنها بسیار چالش برانگیز است.
3.5. لیپیدی
نانوذرات لیپیدی شبیه لیپوزومها هستند. اما از یک لایه لیپیدی تشکیل شدهاند. آنها میتوانند برای هدف قرار دادن سلولهای خاص طراحی شوند و به طور کلی پایدار هستند و تولید آنها به راحتی صورت میگیرد. نانوذرات لیپیدی برای انسان بیخطر هستند. برای اطلاعات بیشتر در این راستا، روی این لینک کلیک کنید.
4. کاربردهای درمانی ویرایش ژن با واسطهی نانوذرات
ویرایش ژن با واسطه نانوذرات میتواند کاربردهای درمانی مختلفی داشته باشد که به چندی از آنها میپردازیم.
4.1. فیبروز کیستیک
فیبروز کیستیک یک اختلال ژنتیکی است که بر سیستم تنفسی و گوارشی اثر میگذارد. این بیماری به دلیل جهش در ژن CFTR به وجود میآید. ویرایش ژن با واسطه نانوذرات میتواند جهشهای CFTR را اصلاح کند و باعث بهبود عملکرد ریه شود.
4.2. سرطان ریه
سرطان ریه یکی از شایعترین انواع سرطان در جهان است و اغلب به شیمی درمانی مقاوم است. ویرایش ژن با واسطه نانوذرات میتواند ژنهای مسئول رشد و تکثیر سرطان را مورد هدف قرار دهد و منجر به درمان موثر شود.
4.3. آسم
آسم یک بیماری مزمن تنفسی است که با التهاب و تنگ شدن راههای هوایی شناسایی میشود. Nanoparticleها میتوانند ژنهای مسئول التهاب و تنگ شدن راههای هوایی را مورد هدف قرار دهند که منجر به بهبود عملکرد ریه و کاهش علائم میشود.
4.4. بیماری مزمن انسداد ریه (COPD)
COPD گروهی از بیماریهای ریوی هستند که با انسداد جریان هوا و مشکل در تنفس همراه است. ویرایش ژن با واسطه نانوذرات میتواند زنهای مسئول التهاب و آسیب بافتی را مورد هدف قرار دهد و منجر به بهبود عملکرد ریه و کاهش علائم شود.
4.5. آنفولانزا
آنفولانزا یک بیماری تنفسی ویروسی است که میتواند باعث بیماری شدید و حتی مرگ شود. ویرایش ژن با واسطه نانوذرات میتواند ژنهای مسئول تکثیر ویروسی را هدف قرار دهد و منجر به درمان موثرتر آنفولانزا شود. برای اطلاعات بیشتر در این راستا روی این لینک کلیک کنید.
5. چالشهای پیش رو برای ویرایش ژن در ریهها
ریهها اندام پیچیدهای هستند که از چندین نوع سلول مختلف تشکیل شدهاند. مانند سلولهای اپیتلیال، ماهیچه صاف و سلولهای ایمنی. ویرایش ژن در ریهها چالشهایی دارد که در ادامه به آنها میپردازیم.
5.1. رساندن نانوذرات به سلولهای هدف
یکی از چالشهای اصلی رساندن نانوذرات به سلولهای هدف است. ریهها در برابر محافظت از ورود ذرات خارجی مانند باکتریها و ویروسها تخصص یافته هستند و سلولهای ایمنی از آنها محافظت میکنند. همین امر نفوذ نانوذرات به بافت ریه را دشوار میکند.
5.2. تحرک ریه به دلیل تنفس
علاوه بر این بافت ریه به دلیل تنفس، دائما در حال حرکت است و میتواند مانع انتقال نانوذرات به بافت ریه شود.
5.3. در معرض آلایندههای محیطی بودن ریه
چالش دیگر که محققین با آن رو به رو هستند این است که ریهها دائما در معرض آلایندههای محیطی هستند که میتواند بر عملکرد سلولها تاثیر بگذارد و در ویرایش ژن تداخل ایجاد کند. برای اطلاعات بیشتر در این راستا روی این لیک کلیک کنید.
سوالات متداول
نانوذرات چه نقشی در ویرایش ژن ریه دارند؟
نانوذرات قادرند ژنها و داروها را به سلولهای هدف در ریه منتقل کنند و با هدفگیری دقیق، ویرایش ژن را موثرتر و ایمنتر انجام دهند.
چه انواع نانوذراتی برای ویرایش ژن در ریه استفاده میشوند؟
انواع نانوذرات شامل CRISPR-Cas9، ZNF، لیپوزومها، نانوذرات پلیمری و لیپیدی هستند که هر کدام ویژگیها و مزایای خاصی برای هدفگیری و آزادسازی دارو دارند.
مهمترین چالشها در ویرایش ژن ریه با نانوذرات چیست؟
رساندن نانوذرات به سلولهای هدف، تحرک ریه به دلیل تنفس و تاثیر آلایندههای محیطی از اصلیترین چالشها هستند که محققین باید برای موفقیت درمان بر آنها غلبه کنند.
