برخی از واکسن‌های کووید-19 به طور ایمن و مؤثر استفاده می‌شوند نانوذرات لیپیدی (LNP) برای رساندن RNA پیام رسان به سلول ها. مطالعه جدید MIT نشان می دهد که می توان از نانوذرات مختلف برای درمان بالقوه بیماری آلزایمر (AD) استفاده کرد. در آزمایش‌هایی بر روی مدل‌های موش‌های متعدد و با سلول‌های انسانی کشت‌شده، یک فرمول جدید توسعه‌یافته از LNP به طور مؤثر RNA مداخله‌گر کوچک (siRNA) را به سلول‌های ایمنی میکروگلیا مغز تحویل می‌دهد تا بیان پروتئین مرتبط با التهاب بیش از حد در بیماری آلزایمر را سرکوب کند.
در مطالعه قبلی، محققان نشان داده شده که مسدود کردن عواقب فعالیت پروتئین PU.1 به کاهش التهاب عصبی و آسیب شناسی مرتبط با بیماری آلزایمر کمک می کند. نتایج دسترسی باز جدید، در مجله گزارش شده است مواد پیشرفته، با کاهش مستقیم بیان ژن Spi1 که PU.1 را کد می کند، التهاب را کاهش می دهد. به طور کلی تر، مطالعه جدید همچنین روش جدیدی را برای رساندن RNA به میکروگلیا نشان می دهد که تا کنون هدف گیری آن دشوار بوده است.
یکی از نویسندگان مطالعه لی هوئی تسایاستاد علوم اعصاب Picower و مدیر موسسه یادگیری و حافظه و Picower ابتکار عمل پیری مغز در MIT، می‌گوید او این فرضیه را مطرح کرد که LNPها ممکن است به عنوان راهی برای انتقال siRNA به میکروگلیا عمل کنند، زیرا سلول‌های پاک‌کننده ضایعات مغز تمایل زیادی به جذب مولکول‌های لیپید دارند. او این موضوع را با رابرت لنگراستاد مؤسسه دیوید کخ که به دلیل کار تاثیرگذار خود در زمینه دارورسانی نانوذرات شهرت زیادی دارد. آنها تصمیم گرفتند ایده کاهش بیان PU.1 را با siRNA تحویل داده شده توسط LNP آزمایش کنند.
Tsai، یکی از اعضای هیئت علمی دپارتمان مغز و علوم شناختی، می‌گوید: «هنوز روزی را به یاد دارم که خواستم با باب ملاقات کنم تا در مورد ایده آزمایش LNP به عنوان محموله‌ای برای هدف قرار دادن میکروگلیای التهابی صحبت کنم. من از بنیاد JPB که بدون هیچ مدرک قبلی از این ایده حمایت کرد بسیار سپاسگزارم.»
جیسون آندرسن، دانشجوی آزمایشگاه لانگر و ویلیام رالونیوس، فوق دکترای سابق آزمایشگاه تسای، کار را رهبری کردند و از نویسندگان مشترک این مطالعه هستند. اوون فنتون، یک فوق دکترای سابق در آزمایشگاه لنگر که اکنون استادیار دانشکده داروسازی اشلمن در دانشگاه کارولینای شمالی است، همراه با تسای و لانگر، نویسنده مرتبط هستند. لانگر استاد دپارتمان‌های مهندسی شیمی و مهندسی بیولوژیک و موسسه تحقیقات سرطان کوخ است.
پالایش یک ذره
ساده‌ترین راه برای آزمایش اینکه آیا siRNA می‌تواند بیان PU.1 را از نظر درمانی سرکوب کند، استفاده از یک دستگاه تحویل در دسترس است، اما یکی از اولین یافته‌های این مطالعه این بود که هیچ یک از هشت معرف تجاری موجود نمی‌توانند به طور ایمن و کارآمد انسان کشت‌شده را انتقال دهند. سلول های میکروگلیا مانند در آزمایشگاه
در عوض، تیم مجبور شد LNP را برای انجام کار بهینه کند. LNP دارای چهار جزء اصلی است. با تغییر ساختار دو مورد از آنها و با تغییر نسبت لیپیدها به RNA، محققان توانستند هفت فرمول را برای آزمایش بیابند. نکته مهم این است که آزمایشات آنها شامل آزمایش فرمولاسیون آنها بر روی میکروگلیاهای کشت شده بود که آنها را به حالت التهابی وادار کردند. پس از همه، این شرایط شرایطی است که در آن درمان پیشنهادی مورد نیاز است.
در میان هفت نامزد، یکی از تیم‌ها به نام “MG-LNP” به دلیل کارایی تحویل بالا و ایمنی محموله RNA آزمایشی برجسته بود.
چیزی که در یک ظرف کار می کند گاهی اوقات در یک موجود زنده کار نمی کند، بنابراین تیم سپس اثربخشی و ایمنی فرمول های LNP خود را در موش ها آزمایش کردند. آنها با آزمایش دو روش مختلف تزریق، به بدن یا مایع مغزی نخاعی (CSF)، دریافتند که تزریق به CSF کارایی بسیار بیشتری در هدف قرار دادن میکروگلیا بدون تأثیر بر سلول‌های سایر اندام‌ها ارائه می‌کند. در بین هفت فرمولاسیون، MG-LNP دوباره ثابت کرد که در انتقال میکروگلیا مؤثرترین است. لانگر گفت که او معتقد است که این امر به طور بالقوه می تواند روزی راه های جدیدی را برای درمان برخی بیماری های مغزی با نانوذرات باز کند.
درمان هدفمند
پس از اینکه متوجه شدند MG-LNP می‌تواند محموله آزمایشی را به میکروگلیا در کشت‌های سلولی انسان و موش برساند، سپس دانشمندان آزمایش کردند که آیا استفاده از آن برای ارائه یک siRNA سرکوب‌کننده PU.1 می‌تواند التهاب در میکروگلیا را کاهش دهد یا خیر. در کشت سلولی، دوز نسبتاً کم باعث کاهش 42 درصدی در بیان PU.1 شد (که خوب است زیرا میکروگلیاها حداقل به مقداری PU.1 برای زندگی نیاز دارند). در واقع، ترانسفکشن MG-LNP هیچ آسیبی به سلول ها وارد نکرد. همچنین به طور قابل توجهی رونویسی ژن هایی را کاهش داد که بیان PU.1 در میکروگلیا افزایش یافت، که نشان می دهد می تواند نشانگرهای التهابی متعدد را کاهش دهد.
در تمام این اقدامات و موارد دیگر، MG-LNP از یک معرف تجاری موجود به نام RNAiMAX که دانشمندان به طور موازی آن را آزمایش کردند، بهتر عمل کرد.
محققان نوشتند: «این یافته‌ها از انتقال siRNA anti-PU.1 با واسطه MG-LNP به عنوان یک درمان بالقوه برای بیماری‌های التهابی عصبی پشتیبانی می‌کند.»
مجموعه نهایی آزمایش‌ها، اثربخشی MG-LNP ارائه‌دهنده siRNA را در دو مدل موش التهاب مغز ارزیابی کردند. در یکی، موش ها در معرض LPS قرار گرفتند، مولکولی که عفونت را شبیه سازی می کند و پاسخ التهابی سیستمیک را تحریک می کند. در مدل دیگر، موش ها زمانی که آنزیمی به نام CDK5 توسط پروتئینی به نام p25 بیش فعال می شود، تخریب و التهاب شدید عصبی نشان می دهند.
در هر دو مدل، تزریق MG-LNPs حامل siRNA anti-PU.1 باعث کاهش بیان PU.1 و نشانگرهای التهابی، شبیه به سلول‌های انسانی کشت‌شده شد.
دانشمندان نتیجه گرفتند که “ارسال MG-LNP anti-PU.1 siRNA می تواند به طور بالقوه به عنوان یک درمان ضد التهابی در موش های مبتلا به التهاب سیستمیک و در مدل موش CK-p25 از التهاب عصبی شبه AD استفاده شود.” اثبات اصل “. قبل از اینکه این ایده در انسان آزمایش شود، آزمایشات بیشتری مورد نیاز است.
علاوه بر آندرسن، رالونیوس، لانگر، تسای و اوون، دیگر نویسندگان مقاله مارگارت هیوستون، جی پنی و جولیا مایو بونر هستند.
علاوه بر بنیاد JPB و موسسه یادگیری و حافظه Picower، خانواده رابرت و رنه بلفر، ادواردو جورنکیان، لستر آ. گیمپلسون، جی ال و کارول میلر، موسسه کخ، بنیاد ملی علوم سوئیس و آلزایمر انجمن بودجه لازم برای تحقیق را تامین کرد.
