Nanočestice se koriste da prodru u mukozne barijere pluća

Studija sprovedena na miševima, napravio je veliki korak za poboljšanje liječenje plućnih bolesti.

Jednog dana, nanotehnologija može pružiti inhalacijskim sistem za isporuku ciljanih terapijskih gena kod pacijenata koji boluju od po život opasne bolesti pluća. Istraživači su možda razvili prvi sistem za isporuku gena koji efikasno prodire u sluznice barijera propusna teško ljudskih dišnih putova u plućima.

Istraživači sa Medicinskog fakulteta na Johns Hopkins University, School of Chemical i biomolekularnu inženjerstvo na Johns Hopkins University, Federalnog Sveučilišta u Rio de Janeiro (Brazil), razvili su DNK nanočesticama sadrže, koji može proći kroz sluz barijera koja pokriva vođenje disajne puteve pluća tkiva. Naučnici kažu da ovo dokazuje koncept da, jednog dana, terapeutski geni mogu biti isporučeni izravno u pluća u iznosu koji je dovoljan za liječenje cistične fibroze, hronične opstruktivne bolesti pluća, astme i drugih po život opasne bolesti pluća.

"Prema našim saznanjima, ovo je prvi biorazgradivi sistem za isporuku gena koji učinkovito prolazi kroz sluznice barijera ljudskih disajnih puteva u plućima," - rekao je autor studije Jung Soo Suk, dr, biomedicinski inženjer i predavač u Centru za Johns Hopkins University Nanomedicine osnovi. Izvještaj o radu objavljenom u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences.

Nadražaj barijera štiti od prodora svjetlosti i / ili infekcije sa stranim materijalima i bakterija. U zdravih pluća inhalanti obično zarobili disajnih puteva sluzi, a zatim ukloniti iz pluća pomoću vibracijskog aktivnost cilija (tsily) u želucu, gdje se na kraju bude uništen. Jung Soo Suk, rekao je da, nažalost, ovo je važan zaštitni mehanizam sprečava ostvarenje svog cilja mnogih udiše droge, uključujući i sredstva za gensku osnovi.

"Naši eksperimenti sa sluzi ljudskim disajnih puteva i malih životinja - dodao je Jung Su Suk - to je razvijena kao studija pokazuje da je plasman korektivne ili zamena gena ili droga unutar ljuske biorazgradivog nanočestice koje se udišu od strane pacijenta i koje mogu prodrijeti u barijeru sluznice , jedan dan, može se koristiti za liječenje teških plućnih bolesti. " Osim toga, kao jedna doza teoretski može raditi za nekoliko mjeseci, pacijent može iskusiti manje nuspojava lijekova koji se moraju redovno preuzela duži vremenski period.

Jung Soo Suk je rekao da je njihov rad s nanočesticama porastao od neuspješnih pokušaja da dostavi lijekova za ljude s plućnim bolestima. Kod pacijenata sa cističnom fibrozom, na primjer, postoji akumulacija viška sluzi uzrokovane pogoršanje cilijarnog transporta, što je rezultiralo u idealnim uvjetima za razvoj kroničnih bakterijskih infekcija i upala. Ovi patoloških procesa ne samo degradirati kvalitetu života pacijenata - i često stavlja pacijenta u situacijama opasne po život - ali i čini disajnih sluz je teško propušta udiše terapijske nanočestica.

Većina postojećih lijekova za cističnu fibrozu pomoći u borbi protiv infekcija, ali ne riješiti problem, osnovne bolesti. Nekoliko nedavno odobrila droga, tako da utiču na osnovni uzrok cistične fibroze, potrebna dnevna doza tokom čitavog života, a može biti korisno samo na podgrupi pacijenata sa specifičnim vrstama mutacija. Ipak, Jung Soo Suk napominje da je ova studija je pokazala da je isporuka normalne kopije gena povezanih sa cističnom fibrozom ili korektivne gena putem prodiru u sluzi nanočestice koje sadrže DNK, može izazvati dugotrajne proizvodnju normalnih "funkcionalni" proteina. To je, na kraju, može biti efikasan tretman za plućnih bolesnika, bez obzira na vrstu mutacije.

"Do danas, niko nije mogao shvatiti kako da efikasno dostavi gena u pluća," - kaže Jung Soo Suk, uz napomenu da eksperimenti sa inaktiviranim virusom nositi njih su bili neefikasni i skupi, i mogao bi dovesti do potencijalnih ozbiljnih nuspojava. Osim toga, tijelo mogu razviti otpornost na takve sisteme isporuke po osnovu virusa, što čini mehanizam isporuke kontroverzna.

Osim toga, mnogi ne-virusne, sintetički sistemi su opsežno testirani. Međutim, prethodne studije su pokazale da većina ne-virusne nanočestice DNK sadrže imaju pozitivan naboj, što dovodi do toga da se vežu za negativno nabijenih biološki sredinama - u ovom slučaju, sa sluzi koja pokriva disajnih puteva. Drugim riječima, konvencionalne nanočestice je previše ljepljiv, da bi izbegli štetne interakcije na putu do ciljne ćelije. Osim toga, ove čestice imaju tendenciju da se grupirati zajedno brzo pod fiziološkim uvjetima, što ih čini prevelika da prodre kroz mrežicu od sluzi respiratornog trakta.

U svom razvoju naučnici stvorili su jednostavan način za gust sloj nanočestica nelepljivi polimera pod nazivom PEG, koji neutralizira punjenja i stvara površinu bez ljepila. Oni su pokazali da su ovi nanočestice zadržavaju svoj veličini u fiziološkom okruženju i mogu brzo prodrijeti respiratornog sluz trakta, nedavno prikupljeni od pacijenata koji pohađaju program Johns Hopkins odraslih cističnu fibrozu Program pod rukovodstvom Michael Boyle, ko-autor članka. Naučnici su napravili čitav sistem za isporuku je biorazgradiv, tako da neće akumulirati u organizmu.

Provjeriti da li je sistem omogućava efikasan prijenos gena u životinje pluća, istraživači su ispunjena nanočestice gen koji proizvodi svjetlost stvaraju proteine ​​odmah nakon ulaska u ciljne ćelije. Istraživači su pokazali da udisanje prodiru u sluzi nanočestice za isporuku gena rezultate u širokom širenje proteina na nivou koji prelaze zlatni standard nonviral platformama, uključujući klinički testiran sistem. Osim toga, oni su pokazali da je tretman blage, "light" do četiri mjeseca nakon što je jedna injekcija.

"Sa samo jednim injekciju možete dobiti ekspresije gena - to jest, proizvodnju terapeutskih proteina - za nekoliko mjeseci, "- Jung Soo Suk, rekao je, dodajući da nanočestice ne pojavljuju da pokaže bilo neželjenih efekata kao što je povećanje u upalu pluća.

Jung Soo Suk i njegove kolege upozoravaju da morate potrošiti više testiranja na životinjama potvrditi i poboljšati rezultate svojih istraživanja, te da je liječenje ljudskih bolesti čak i na udaljenosti od mnogo godina.