Bilim insanları doğal bir hücresel süreci ilaç verme sistemine dönüştürüyor
Bilim insanları, insan hücrelerini, hastalık süreçlerini tersine çevirme potansiyeline sahip genetik materyalle dolu küçük nano boyutlu parçacıkların kitle üreticilerine dönüştürerek yeni bir gen terapisi tekniği geliştirdiler.
Uygulanan deneysel tedavide, gliomlu farelerde tümör büyümesini ve uzun süreli hayatta kalma süresini yavaşlatıldı. Gliom, insanların kötü huylu beyin tümörlerinin yaklaşık %80’ini oluşturuyor.
Bu yöntem, hücrelerin diğer hücrelerle iletişim kurması için kullanılan “eksozom” adlı sıvı dolu keselerden faydalanıyor.
Eksozomlar, tedavi edici materyallerin biyolojik taşıyıcıları olarak kullanılabiliyor. Çünkü vücutta bol miktarda bulunuyorlar ve bağışıklık sistemini harekete geçirmiyorlar. Gen tedavisinin başarılı olması için “genetik talimatların” küçük eksozomlar içine yerleştirilmesi gerekiyor.
Bu yeni yöntem, yetişkin kök hücreler gibi bağışlanan insan hücrelerini ilaç haline dönüştüren patentli teknolojiye dayanıyor. Yöntemde, insan hücreleri toplandıktan ve saflaştırıldıktan sonra ilaç içeren nano-taşıyıcı rolündeki milyonlarca eksozomun içine aktarılıyor. Eksozomlar kan dolaşımının içine enjekte edildiğinde, beyin dahil vücutta hangi hedefe yol alacaklarını şaşmayacak şekilde biliyorlar.
Araştırmada yer alan Ohio State Üniversitesi’nde kimya ve biyomoleküler profesörü L. James Lee, “Eksozomları Noel hediyeleri gibi düşünün: Hediye, posta ücreti ödenmiş ve gitmeye hazır sarılmış bir kap içinde gönderiliyor… Dahası, hediye vermeyi sürdürüyorlar” ifadesini kıllandı.
Lee, yöntem için “Bu Tabiat Ana’nın sunduğu tedavi edici nano-parçacık” tanımını kullandı.
Çalışma 16 Aralık’ta Nature Biomedical Engineering dergisinde yayınlandı.
Lee ve meslektaşları, 2017 yılında doku nanotransfeksiyonu (TNT) adı verilen rejeneratif bir ilaç keşfi haberiyle adlarını duyurdu. Bu yöntemde, biyolojik maddeyi direkt deriye vermek için nanoteknoloji merkezli bir çip kullanılıyor; böylece yetişkin hücreler, hastanın kendi vücudundaki tedaviye cevap veren herhangi bir hücre tipine dönüştürülüyor.
Lee ve ekibi, TNT’nin başarısının arkasındaki mekanizmadan yola çıkarak eksozomları derinin çok altındaki dokuya tedavi edici fonksiyonla yerleştirebileceklerini fark etti.
“Hücreden atılan şey bizim ilacımız”
Lee ve ekibinin geliştirdiği teknoloji, ilk kez Teksas Üniversitesi Güneybatı Tıp Merkezi’nden Zhaogang Yang’ın nanoporasyon olarak adlandırdığı yönteme uygulandı.
Bilim insanları, nano mühendislik ürünü silikon etiket üzerine yaklaşık bir milyon donör hücre (insan yağından toplanan mezenkimal hücreler gibi) yerleştirdiler ve donör hücrelerine yapay DNA enjekte etmek için elektrik uyarıcısı kullandılar. Böylece (Lee’nin tanımladığı gibi) DNA zorla beslemenin sonucu olarak istenmeyen hücreleri attı ve oluşan delikler onarıldı. Söz konusu süreçte, atılan hücreler DNA tarafından kopyalanan haberci RNA’nın bir parçası olarak hücreden atıldı.
Lee, süreci özetliyor:
“İki kuşu bir taşla öldürüyorlar: Hücre zarındaki sızıntıyı tamir ediyorlar ve çöpleri dışarı atıyorlar. Çöpe koydukları çöp torbası eksozom. Hücreden atılan şey ise bizim ilacımız.”
Kullanılan elektriksel uyarıcı, çok sayıda eksozom kullanılması ile tedavici edici genlerin etkisini bin kat artıran fonksiyona sahip. Bu da insan vücuduna kullanılması gereken nano-parçacık miktarının ölçülebileceği anlamına geliyor.
Herhangi bir gen terapisi için esas olan, tıbbi bir sorunu düzeltmek için hangi genlerin verilmesi gerektiğini bilmektir. Bu çalışmada araştırmacılar, kanser baskılayıcı bir gen olan PTEN geni vererek gliomanın beyin tümörleri üzerindeki sonuçları inceledi. Baskılayıcı rolünü kapatan PTEN genindeki mutasyonlar, kanser hücrelerinin kontrolsüz bir şekilde büyümesine izin verebilir.
Ohio State’in Polimerik Biyomedikal Cihazları ve Nano-Mühendislik Merkezi kurucusu Lee için, geni üretmek kolay bir iş. Donör hücrelerle zorla beslendirilen yapay DNA, spesifik bir protein üretmek için gereken talimatları içeren haberci RNA’dan oluşan yeni bir moleküle kopyalanır. Haberci RNA’yı kapsayan her bir eksozom kabarcığı, endişelenecek kan-beyin bariyeri olmadan, nakil için hazır bir nanoparçacık haline dönüştürülür.
Ohio State’in Kapsamlı Kanser Merkezi’nin bir üyesi olan Lee, “Toksin etkisi olmamasının avantajı, bağışıklık sistemini tetiklememesidi… Eksozomlar, vücudun hemen hemen her yerine ulaşır. Çoğu ilaç beyne kan-beyin bariyeri içerdiğinden gidemez” ifadesini kullandı.
“İyi adamları öldürmek istemiyorsun”
Lee, araştırmanın amacını şu şekilde özetledi:
“Eksozomların yanlış yere gitmesini istemiyoruz. Onlar sadece kanser hücrelerini öldürmek için değil, aynı zamanda kanser hücrelerini nerede bulacağını bilmek için programlandılar. (Bağışıklık sistemindeki) İyi adamları öldürmek istemiyoruz.”
Farelerde yapılan testler, işaretlenmiş eksozomların, kontrol olarak kullanılan maddelere kıyasla beyin tümörlerine ulaşma ve büyümelerini yavaşlatma etkilerinin çok daha yüksek olduğunu gösterdi.
Eksozomların beyne güvenli erişimi nedeniyle, Lee, bu ilaç iletim sisteminin Alzheimer ve Parkinson hastalığı gibi nörolojik hastalıklarda gelecekteki uygulamalar için ümit verdiğini söyledi.
“Umarım, bir gün bu tıbbi ihtiyaçlar için kullanılabilir… Biz yöntemi sağladık. Eğer birisi belli bir hastalığı ne tür bir gen kombinasyonunun iyileştirebileceğini biliyorsa, ama bir terapiye ihtiyaçları varsa, işte burada.”