پزشکی بالینی

محققان با استفاده از نانوذرات زیست‌تخریب‌ پذیر موفق به ارائه روش درمانی جدیدی برای ژن‌درمانی شدند که امکان درمان بیماری‌های ژنتیکی ریوی را فراهم می‌کند. اخیرا مقاله‌ای توسط محققان دانشگاه جان‌هاپکینز با عنوان Highly compacted biodegradable DNA nanoparticles capable of overcoming the mucus barrier for inhaled lung gene therapy در نشریه Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شده که در آن از نانوساختارهای DNA برای درمان بیماری‌های ریه استفاده شده است. 
نانوذرات ابزار مناسبی برای ژن‌درمانی هستند به طوری که می‌توان ناهنجاری‌های مختلف را با استفاده از این نانوذرات رفع کرد. برای درمان مشکلات ریوی، استفاده از نانوذرات چالش‌برانگیز است زیرا سد زیستی در مسیر رهاسازی ژن‌درمانی وجود دارد. وجود لایه‌ای مخاطی در سراسر سیستم تنفسی عامل محافظت از اندام‌های تنفسی در برابر عفونت و عوامل میکروبی خارجی است. همین سیستم مخاط مانع اثربخشی روش‌های درمان تنفسی شده و اجازه ورود دارو به این سیستم را نمی‌دهد.
پژوهشگران از نانوذرات حاوی DNA برای غلبه بر این سد استفاده کردند. آن‌ها از نانوذرات پلیمری زیست‌سازگار موسوم به PBAEs که دارای روکشی از جنس پلی‌اتیلن گلیکول است استفاده کردند. این نانوذرات توانستند درون مخاط موجود در سیستم تنفسی نفوذ کنند. این گروه تحقیقاتی این نانوذرات را روی موش‌های آزمایشگاهی استفاده کردند و دریافتند بیان ژن در مقادیر بسیار بالایی در این حیوانات انجام شد. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد که این نانوذرات هیچ اثر سمی روی بدن نداشته و به دلیل زیست‌تخریب‌پذیر بودن آن کاملاً از بدن دفع شده و درون بدن جمع نمی‌شوند.
این یافته‌های جدید اهمیت زیادی برای درمان بیماری سیستیک فیبروسیس دارد. این بیماری نوعی بیماری ژنتیکی خطرناک است که در آن مخاط بیماری بسیار ضخیم و چسبنده است که مشکلات تنفسی جدی به همراه دارد.
این گروه تحقیقاتی نشان دادند که رهاسازی ژن نرمال با استفاده از نانوذرات حاوی DNA می‌تواند پروتئین‌های ویژه‌ای را در بیمار ایجاد کند که به مدت طولانی در بدن بیمار باقی می‌ماند. محققان معتقدند که این روش می‌تواند برای درمان بیماری‌های مختلفی در انسان به کار رود. برای مثال، این روش برای درمان بیماری‌های ژنتیکی ریوی که بسیار خطرناک هستند مناسب است.

به همت پژوهشگران ايتاليايي، نخستين ژن‌درماني براي انواع بيماري‌هاي هموفيلي A و B در اين کشور با روش جايگزين کردن ژن معيوب که لخته نمي‌شود، ارائه خواهد شد. براساس گزارش مقامات بيمارستان سن رافائل، بنياد خيريه تله‌تون و اين بيمارستان يک توافقنامه مالي را تنظيم کردند که به واسطه آن پژوهشگران اين فرصت را پيدا مي‌کنند تا با سرمايه‌اي که در اختيارشان قرار خواهد گرفت، پيشگام ژن‌درماني براي جلوگيري از بيماري هموفيلي باشند. اين توافقنامه توسط شرکت بيوتکنولوژي امريکايي Biogen Idec امضاء شده است. در اين روش درماني جديد، متخصصان از سلول‌هاي ويروس HIV منتقل شده بي‌ضرر، به‌عنوان وسيله نقليه براي جابه‌جايي ژن جديد سالم استفاده خواهند کرد. اين روش مي‌تواند به عنوان روش پيشگام در برابر بيماري‌هاي ديگر ارثي استفاده شود .
 در هموفيلي نوع A که شايع‌ترين شکل اين بيماري است، نقص در فاکتور انعقادي 8 ديده مي‌شود و در هموفيلي B نقص در فاکتور 9 وجود دارد. هموفيلي نوع C يک نوع اختلال ژنتيکي اتوزومال است که به علت کمبود فاکتور يازده خوني ايجاد مي‌شود. لازم به ذکر است که هموفيلي A و B اختلالات انعقادي وابسته به کروموزوم جنسي هستند که به ترتيب بر اثر جهش‌هايي در ژن‌هاي F8C و F9 ايجاد مي‌شوند . اين بيماري بيشتر در افراد مذکر به وجود مي‌‌آيد، اما ممکن است افراد مونث هم به علت انحراف غيرفعال شدن کروموزوم ايکس از حالت طبيعي، به آن مبتلا شوند. تا کنون روش درماني قطعي براي اين بيماري وجود نداشته و تنها پيوند کبد براي هموفيلي A و B موثر بوده است. در صورت خونريزي شديد، فاکتور انعقادي شماره 8 خالص به افراد مبتلا به اين بيماري تزريق مي شود. روش جديد که روش ژن‌درماني است، مي‌تواند براي جلوگيري از گسترش بيماري هموفيلي موثر باشد. 

پژوهشگران بلژیکی موفق به ساخت نانوحفره‌ای شدند که با قرار گرفتن در غشای سلولی، به صورت انتخابی برخی ترکیبات را وارد سلول می‌کند. اطراف سلول زنده یک لایه محافظ وجود دارد که فضای داخل سلول را از گزند عوامل خارجی مصون می‌دارد. پژوهشگران مدت‌هاست که به دنبال ترفندهایی هستند تا بتوانند برخی مولکول‌ها را به درون سلول زنده بفرستند. جیوانی ماگلیا، استاد رشته بیوشیمی دانشگاه کی‌یو لون بلژیک و همکارانش موفق به طراحی و ساخت نانوحفره‌ای شدند که می‌تواند با قرار گرفتن در غشای لیپیدی بعنوان یک دروازه برای حمل و نقل مولکول‌های دلخواه عمل کند. در سطح این نانوحفره رشته‌های دی‌ان‌ای قرار داده شده که تنها به برخی از مولکول‌های دارویی اجازه ورود به سلول می‌دهد.
تمام سلول‌های زنده حاوی یک غشای لیپیدی هستند که محتویات سلول‌ها را از محیط بیرون جدا می‌کند. کنترل ورود و خروج مواد از میان غشای سلولی توسط پروتئین‌های غشاء انجام می‌شود. حفره‌هایی در این غشاء وجود دارد که یون و مواد غذایی از میان آن وارد سلول می‌شود. از سوی دیگر پروتئین‌های غشاء می‌توانند بعنوان سلاح مورد استفاده قرار گیرند، به طوری که در صورت نیاز، این پروتئین‌ها می‌توانند روی دیواره سلول هدف نانوحفره‌هایی را ایجاد کنند. یون‌ها و مولکول‌ها از این نانوحفره به بیرون تراوش کرده و سلول از بین می‌رود.
پژوهشگران در تلاش هستند تا از نانوحفره‌های سنتز شده توسط آنها برای وارد کردن دی‌ان‌ای و پروتئین به درون سلول استفاده کنند. در صورت وارد شدن دی‌ان‌ای، می‌توان سلول را وادار کرد تا تغییر کاربری دهد. ماگلیا می‌گوید: ما می‌توانیم نانوحفره‌های زیستی را به شکل دلخواه طراحی کنیم، مشکل اصلی این است که بتوان عبور مولکول‌ها و یون‌ها را از میان این نانوحفره‌ها با دقت کنترل کرد. ما دوست نداریم که همه ترکیبات بتوانند از میان این نانوحفره عبور کنند، به همین دلیل به دنبال محدود کردن نقل و انتقال ترکیبات از میان نانوحفره هستیم. 
این گروه موفق به طراحی و ساخت نانوحفره‌ای شدند که دروازه آن مجهز به رشته‌های دی‌ان‌ای است. این دی‌ان‌ای‌ها به صورت انتخابی مولکول‌های مورد نظر را وارد سلول می‌کنند. در واقع محققان سیستمی ساختند که می‌تواند ترکیبات دلخواه آنها را وارد سلول کند. از این نانوحفره می‌توان برای ژن درمانی استفاده کرد به طوری که مواد ژنتیکی از طریق این نانوحفره وارد سلول شده و رفتار سلول را تغییر دهد.

شرکت سرژن ( Ceregene) به تازگي نتايج به دست آمده از مطالعه تصادفي دوسوکور فاز 2 خود روي CERE-120، يک فراورده ژن‌درماني براي انتقال فاکتور نوروتروپيک نورتورين (neurturin) در مبتلايان به پارکينسون، را منتشر کرده است. 51 بيمار مبتلا به نوع پيشرفته پارکينسون که با داروهاي متداول در درمان پارکينسون به طور مطلوب کنترل نشده بودند در اين مطالعه شرکت داشتند. حدود نيمي از اين بيماران CERE-120 و نيمي ديگر دارونما دريافت کردند. بيماران براي مدت 15 تا 24 ماه از نظر عوارض و تغيير در علايم باليني پارکينسون تحت نظر بودند. هر چند اثربخشي اين دارو در گروه دريافت‌کننده CERE-120 در مقايسه با دارونما رضات‌بخش نبود، اما ايمني آن مورد تاييد است. شرکت نامبرده در زمينه ژن‌درماني و استفاده از فاکتورهاي نوروتروپيک در درمان بيماري‌هاي نورودژنراتيو فعاليت دارد و به طور همزمان يک مطالعه فاز 2 روي CERE-110 در درمان آلزايمر در اين شرکت در حال انجام ‌است.

محققان دانشگاه استنفورد روش جدید ژن درمانی را توسعه داده‌اند که سلول‌های کلیدی سیستم ایمنی بدن را در مقابل حملات ویروس HIV‌ مقاوم‌ می‌کند. یکی از بزرگترین مشکلات بیماران مبتلا به ایدز، میزان دوز مصرفی دارو است که باید بصورت مادام العمر مصرف شود و جهش ویروس HIV‌ راه را برای مقابله با این ویروس بالقوه مرگبار دشوارتر می‌کند. محققان کالج پزشکی دانشگاه استنفورد از طریق دستکاری ژنتیکی، روش جدید ژن درمانی را توسعه داده اند که می تواند جایگزین مناسبی برای دارو درمانی باشد.
این روش شامل برش و چسباندن گروهی از ژن های مقاوم به ویروس HIV‌ به سلول های سیستم ایمنی موسوم به سلول های تی است که هدف حمله ویروس ایدز قرار می گیرند. ویروس HIV‌ با نزدیک شدن به یکی از دو سطح پروتئین های موسوم به CCR5‌ و CXCR4‌، وارد سلول های تی می‌شود. گروه اندکی از مردم دارای جهش در پروتئین CCR5‌ هستند که آنها را در برابر ویروس HIV‌ مقاوم می کند؛ بطور مثال یک بیمار مبتلا به سرطان خون و ناقل ویروس ایدز که تحت پیوند مغز استخوان قرار گرفته بود، بدلیل وجود ژن جهش یافته CCR5‌ در فرد اهدا کننده درمان شد.
پیش از این محققان مرکز Sangamo BioSciences کالیفرنیا روشی را توسعه داده بودند که از پروتئین برای شناسایی و اتصال به گیرنده ژن CCR5 استفاده کرده و باعث مقاوم سازی سلول های ایمنی در برابر ویروس ایدز می شود. در این روش از پروتئین با توانایی شکستن DNA‌ موسوم به zinc finger nuclease‌ برای غیر فعال کردن گیرنده ژن استفاده شد.
در روش ابداعی محققان دانشگاه استنفورد، از همان نوکلئاز (nuclease)‌ برای شکستن قطعات DNA‌ در گیرنده CCR5‌ و چسباندن سه ژن برای متوقف کردن فعالیت ویروس ایدز استفاده شد. ناتوان سازی پروتئین CCR5‌ بوسیله نوکلئاز و افزودن ژن های ضد ویروس باعث ایجاد لایه های چند گانه محافظتی در اطراف سلول های تی می شود؛ با این حال این نگرانی وجود دارد که توقف فعالیت یک بخش سلول منجر به توقف فعالیت در سایر بخش های سلول شده و مجر به بروز سرطان شود. تحقیقات تکمیلی برای بررسی صحت عملکرد این روش درمانی در حال انجام بوده و محققان امیدوارند که آزمایش بالینی را ظرف سه تا پنج سال آینده آغاز کنند. نتایج این تحقیق در مجله Molecular Therapy‌ منتشر شده است.

محققان دانشگاه كرنل موفق به ارائه رويكرد ژن‌درماني با هدف خنثي‌سازي اثرات نيكوتين در موش‌ها شدند. اين گروه از ژن‌درماني جهت وارد كردن نوعي آنتي‌بادي به بدن استفاده كردند. اين آنتي‌بادي به ماده شيميايي نيكوتين مي‌چسبد و از رسيدن آن به مغز جلوگيري مي‌كند. در اين تحقيق آنتي‌بادي ضدنيكوتين در موش‌ها با استفاده از ويروس adeno-assocated virus بيان شد. اين ويروس يكي از حاملان مورد استفاده در ژن‌درماني است كه براي حمل ژن‌هاي جديد دربدن بيماران به كار مي‌رود. اين آنتي‌بادي در ادامه به مولوكول‌هاي نيكوتين موجود در جريان خون موش‌ها چسبيده و مانع رسيدن آن‌ها به بافت‌هاي سيستم عصبي مي‌شود. در نتيجه اين فرايند اين حيوانات در مقابل اثرات ماده شيميايي مزبور ايمن شدند و هيچ گونه تغييري در عملكرد قلب، فشار خون يا فعاليت‌ آن‌ها كه اغلب در اثر استفاده از دوز نيكوتين ديده مي‌شود، گزارش نشد.
اگرچه رويكرد طراحي شده به عنوان نوعي واكسن از آن ياد مي‌شود، اين شيوه بر مشكلات ناشي از كاربرد واكسن غلبه مي‌كند. شيوه استاندارد واكسن شامل تزريق يك مولكول نيكوتين مانند به درون بدن بيمار با هدف تحريك سيستم ايمني وي است. در ادامه بدن خود بيمار شروع به توليد نوعي آنتي‌بادي مي‌كند كه نيكوتين را تشخيص داده و آن را جدا مي‌كند. همين رويكرد واكسيناسون هنگامي كه بخشي از واكسن آنفلوآنزاي حاوي مولكول‌هاي ويروسي براي تحريك بدن به توليد آنتي‌بادي ضد آنفولانزا تزريق مي‌شود، مورد استفاده قرار مي‌گيرد. متاسفانه رويكرد واكسيناسون معمول موفقيت قابل توجهي در مقابله با نيكوتين نداشته است زيرا اين ماده بسيار كوچك‌تر از آن است كه پاسخ ايمني را تحريك كند. در شيوه جديد ژن آنتي‌بادي بر روي يك حامل ويروسي قرار دارد تا بتواند وارد سلول‌ها شده و فرايند توليد آنتي‌بادي را آغاز كند. هيچ پاسخ ايمني براي توليد آنتي‌بادي در اين روش نياز نيست و اين آنتي‌بادي اساساً توسط ژن خارجي جديد افزوده به سلول‌هاي موش ايجاد مي‌شود. جزئيات اين دستاورد علمي در مجله Science Translational Medicine انتشار يافت.

محققان دانشگاه كرنل موفق به ارائه رويكرد ژن‌درماني با هدف خنثي‌سازي اثرات نيكوتين در موش‌ها شدند. اين گروه از ژن‌درماني جهت وارد كردن نوعي آنتي‌بادي به بدن استفاده كردند. اين آنتي‌بادي به ماده شيميايي نيكوتين مي‌چسبد و از رسيدن آن به مغز جلوگيري مي‌كند. در اين تحقيق آنتي‌بادي ضدنيكوتين در موش‌ها با استفاده از ويروس adeno-assocated virus بيان شد. اين ويروس يكي از حاملان مورد استفاده در ژن‌درماني است كه براي حمل ژن‌هاي جديد دربدن بيماران به كار مي‌رود.
اين آنتي‌بادي در ادامه به مولوكول‌هاي نيكوتين موجود در جريان خون موش‌ها چسبيده و مانع رسيدن آن‌ها به بافت‌هاي سيستم عصبي مي‌شود. در نتيجه اين فرايند اين حيوانات در مقابل اثرات ماده شيميايي مزبور ايمن شدند و هيچ گونه تغييري در عملكرد قلب، فشار خون يا فعاليت‌ آن‌ها كه اغلب در اثر استفاده از دوز نيكوتين ديده مي‌شود، گزارش نشد.
اگرچه رويكرد طراحي شده به عنوان نوعي واكسن از آن ياد مي‌شود، اين شيوه بر مشكلات ناشي از كاربرد واكسن غلبه مي‌كند. شيوه استاندارد واكسن شامل تزريق يك مولكول نيكوتين مانند به درون بدن بيمار با هدف تحريك سيستم ايمني وي است. در ادامه بدن خود بيمار شروع به توليد نوعي آنتي‌بادي مي‌كند كه نيكوتين را تشخيص داده و آن را جدا مي‌كند. همين رويكرد واكسيناسون هنگامي كه بخشي از واكسن آنفلوآنزاي حاوي مولكول‌هاي ويروسي براي تحريك بدن به توليد آنتي‌بادي ضد آنفولانزا تزريق مي‌شود، مورد استفاده قرار مي‌گيرد. متاسفانه رويكرد واكسيناسون معمول موفقيت قابل توجهي در مقابله با نيكوتين نداشته است زيرا اين ماده بسيار كوچك‌تر از آن است كه پاسخ ايمني را تحريك كند.
در شيوه جديد ژن آنتي‌بادي بر روي يك حامل ويروسي قرار دارد تا بتواند وارد سلول‌ها شده و فرايند توليد آنتي‌بادي را آغاز كند. هيچ پاسخ ايمني براي توليد آنتي‌بادي در اين روش نياز نيست و اين آنتي‌بادي اساساً توسط ژن خارجي جديد افزوده به سلول‌هاي موش ايجاد مي‌شود. جزئيات اين دستاورد علمي در مجله Science Translational Medicine انتشار يافت.

محققان آمريکايي با تغيير DNA يک ويروس شايع، توانستند دستورالعمل ساخت فاکتور 9 خوني را به آن القا کنند، به اين ترتيب از اين پس بيماران مبتلا به هموفيلي که با کمبود اين فاکتور مواجه هستند، ديگر نگراني‌اي از بابت خونريزي‌هاي حاد و کشنده نخواهند داشت. اين محققان اين ويروس تغييريافته را به بيماران تزريق کردند و البته اميدوارند که اين ويروس هم همان‌ کار هم‌قطاران خود را انجام دهد، يعني آلوده‌کردن سلول و ربودن دستورالعمل‌هاي عامل آنها و القاي دستورالعمل خود به آنها. پس از يک بار درمان با اين ويروس، 4 نفر از 6 بيمار هموفيلي که در اين مطالعه وارد شدند، توانستند همگي تزريق‌هاي هفتگي پروتئيني خود را قطع کنند. 2 نفر ديگر هم فاصله بين تزريق‌هاي خود را از روز به بيش از 2 هفته رساندند. البته به نظر مي‌رسد با اين روش درماني با افرادي مواجه شويم که کاملا درمان نشوند اما مي‌توانند کيفيت زندگي خود را بهبود بخشند. محققان اميدوارند با اين رويکرد بيماران بيشتري از رنج و عذاب تزريق‌هاي مکرر خون رهايي يابند و حتي بيماران ديگر مانند هموفيلي A نيز از مزاياي آن بهره‌مند شوند. دانشمندان فقط بايد بتوانند ويروس درست را براي رساندن ژن‌هاي ترميم‌شده به بيماران بيابند تا بيماري‌شان بهبود يابد يا کاملا درمان شود.

به تازگي خبري خوش دنياي بي‌شمار بيماري را که در سراسر دنيا از سرطان پوست از نوع سلول سنگفرشي رنج مي‌کشند، رنگين کرده است. محققان استراليايي ژن «متوقف‌کننده سيگنال» را در SCC پوست کشف کرده‌اند که تقريبا در هر توموري غايب است. بدون اين ژن، سلول‌ها تکثير غيرقابل کنترلي پيدا کرده و تومورال مي‌شوند. تاکنون، محتواي ژنتيکي SCC تا حدودي براي محققان رمزآلود بوده، اما به نظر مي‌رسد پاسخ در يک ژن تنها نهفته که نقش کليدي در توسعه پوست طي دوره جنيني هر فردي دارد و در سلول‌هاي SCC ديده نمي‌شود. با شناخت اين نکات اصلي، پژوهشگران در تلاش اند تا درمان‌هاي خود را روي فعال کردن اين ژن متمرکز و به اين ترتيب از پيشرفت SCC جلوگيري‌کنند. از سوي ديگر، محققان فکر مي‌کنند داروهايي را که بتوانند در اين زمينه مفيد باشند، در کرم‌هاي پوستي وارد کنند و در دسترس بيماران قرار دهند تا سهولت مصرف و موثر بودن آنها براي بيماران خوشايند باشد.