siRNA راهکاری نوین برای درمان بیماری‌ها

در دهه گذشته، دانشمندان برای درمان سرطان روشی را مبتنی بر تداخل RNA پیش گرفتند.

تداخل RNA پدیده ای است که طی آن قطعه کوتاهی از RNA، راه را برای ژنی که درست عمل نمی‌کند مسدود می‌سازد. با این حال، یک چالش بزرگ باقی می‌ماند: پیدا کردن راهی کارآمد برای رساندن RNA.

بیشتر اوقات، آران‌ای مداخله‌گر کوتاه (siRNA) به سرعت توسط آنزیم هایی که کار دفاع در مقابل عفونت ویروسی RNA درداخل بدن را به عهده دارند، شکسته می شود.

پائولا هاموند، استاد رشته مهندسی در دیوید اچ. کخ دانشگاه MIT می گوید: “این یک مبارزه واقعی برای دستیابی به طراحی سیستم تحویلی است که اجازه دهد تا siRNA را اداره کنید، به خصوص اگر بخواهید آن را برای قسمت مشخصی از بدن هدف قرار دهید.”

هاموند و همکاران او در حال حاضر به یک وسیله تحویل جدید دست پیدا کردند که در آن RNA به صورت ریزگوی هایی (microspheres) بسته بندی شده که به دلیل تراکم، تا رسیدن به مقصد درمقابل تخریب مقاومت می‌کند. این سیستم جدید، حالت ژنهای خاص را مجزا می کند این ژن ها به طور موثر به عنوان روش تحویل موجودند، اما با دوز بسیار کوچکتری از ذرات.

این ذرات همچنین می توانند راه جدیدی برای درمان نه تنها سرطان بلکه هر گونه بیماری مزمن ناشی از «عملکرد نامناسب ژن» باشد هاموند که عضو موسسه تحقیقات سرطان دیوید اچ. کخ MIT نیز است می‌گوید:” تداخل RNA وعده درمان بزرگی برای تعدادی از اختلالات است، که یکی از آنها سرطان است و در ضمن اختلالات عصبی و اختلالات سیستم ایمنی را نیز شامل می شود.

اختلال ژنتیکی

تداخل RNA که در سال 1998 کشف شد، فرآیندی است که به طور طبیعی اتفاق می افتد، و اجازه می دهد تا سلول ها حالت ژنتیکی خود را به خوبی تنظیم کنند. اطلاعات ژنتیکی معمولا از طریق DNA درون هسته به ریبوزومهایی که ساختار سلولی شان از پروتئین است انتقال می یابد.

اتصال siRNA به RNA که حامل اطلاعات ژنتیکی است، باعث از بین رفتن دستورالعمل قبل از رسیدن به ریبوزوم می شود.

در حال حاضر دانشمندان روی بسیاری از روش های تکثیر مصنوعی این فرآیند به منظور هدف قرار دادن ژنی خاص کار می کنند، از جمله بسته بندی siRNA به نانوذرات ساخته شده از چربی ها و مواد غیر آلی مانند طلا.

اگر چه بسیاری از روش ها موفق بوده اند، ولی یکی از موانع مربوط به مشکل بارگذاری مقدار زیادی siRNA بر روی حامل‌ها است، چرا که رشته های کوتاه، به صورت مستحکم بسته بندی نمی شوند.

برای غلبه بر این مشکل، تیم هاموند تصمیم گرفت RNA را به صورت یک رشته طولانی بسته بندی کند که این رشته با یک گوی جمع و جور و کوچک، برابری می کند.

محققان با استفاده از روش سنتز RNA معروف به نوردمسیردایره‌ای، به تولید رشته های بسیار طولانی از RNA متشکل از یک توالی تکرار 21 نوکلئوتیدی پرداختند. این قطعات توسط یک بسط کوتاه‌تر به عنوان  آنزیم Dicer از هم جدا شده است، کار این آنزیم لغو احکام صادره ی RNA در محل برخورد با رشته است.

هنگامی که رشته RNA سنتز می شود، با ورقه هایی که منجر به گردآوری کره بسیار متراکم و اسفنج مانند می شود برابری می کند. بیشتر از نیم میلیون نسخه از همان توالی RNA را می توان به صورت یک کره با قطر تنها دو میکرون بسته بندی کرد.

پس از شکل گیری کره ها، محققان آنها را در یک لایه پلیمر با بار مثبت بسته بندی می کنند که باعث محکم‌تر شدن بسته ها (حتی کمتر از قطر 200 نانومتر) شده و همچنین به وارد شدن آنها به سلول کمک می کند.

وقتی یک کره وارد یک سلول می شود، آنزیم Dicer احکام صادره ی RNA را در نقاط خاصی که 21توالی نوکلئوتیدی siRNA آزاد می شود لغو می کند.

پیکشوان گوا، مدیر مرکز توسعه نانو داروهای  NIH در دانشگاه کنتاکی، می گوید: هیجان انگیز ترین جنبه کار، توسعه روش جدید مونتاژ ذرات RNA است. گوا، که عضو این گروه تحقیقاتی نیست، می افزاید در صورتی که این ذرات به اندازه های کوچکتری فشرده شوند (نزدیک به 50 نانومتر) ممکن است هنگام ورود به سلول بسیار موثرتر باشند.

هدف قرار دادن ِ تومورها

محققان در حوزه تحقیقات خود برای ارائه توالی RNA آزمایش هایی انجام دادند تا ژنی را که عامل تولید سلول های تومور در موش‌ها است، متوقف سازند. آنها متوجه شدند که با رساندن نانوذرات معمولی می توانند به همان سطح از متوقف شدن ژن برسند، اما با حدود یک هزارم اندازه برای بسیاری ذرات.

میکرو اسفنج هایی که به دلیل وقوع یک عارضه در محل های تومور تجمع می یابند اغلب برای رساندن نانوذرات مورد استفاده قرار می گیرند: رگ های خونی اطراف تومورها “نشت” دارند، به این معنی که آنها دارای منافذ ریزی هستند که از طریق آن ذرات بسیار کوچک می توانند فشرده شوند.

در مطالعات بعدی، محققان قصد دارند به طراحی میکروگوی های پوشانده شده با پلیمر بپردازند که به طور خاص، سلولهای تومور و یا سایر سلول های بیمار را هدف قرار دهد. این محققین همچنین در حوزه DNA، برای استفاده بالقوه در ژن درمانی کار می کنند.

منبع