Eksperimentinės gydymo grupės, apimančios hepatocitus, paveiktus įvairiomis AAV, AAV* dozėmis (AAV, iš anksto apdorota EP) arba plazmidžių, su elektrinio lauko impulso (EP) ekspozicija arba be jo.
Siekdama pagerinti brangių medicininių gydymo būdų teikimą, Viskonsino-Madisono universiteto elektrotechnikos tyrėjų komanda sukūrė stimuliuojantį metodą, kuris galėtų padaryti žmogaus kūną imlesnį tam tikriems genų terapijoms.
Tyrėjai paveikė kepenų ląsteles trumpais elektros impulsais, o dėl šių švelnių smūgių kepenų ląstelės pasisavino daugiau nei 40 kartų daugiau genų terapijos medžiagos, palyginti su ląstelėmis, kurios nebuvo veikiamos impulsinių elektrinių laukų. Šis metodas galėtų padėti sumažinti šių gydymo būdų dozę, todėl jie būtų daug saugesni ir prieinamesni. Tyrimas pasirodo žurnale PLOS ONE.
Genų terapija yra perspektyvi medicinos technologija: pakeitę, pakeitę arba įvedant naują genetinę medžiagą į paciento ląsteles, gydytojai gali išgydyti arba kompensuoti genetines ligas, įskaitant cistinę fibrozę, pjautuvinių ląstelių ligą, hemofiliją ir diabetą.
Tačiau viena iš genų terapijos kliūčių yra tinkamos genetinės medžiagos dozės patekimas į tikslines ląsteles. UW-Madison tyrimai rodo, kad vidutinio stiprumo elektrinio lauko taikymas, nepaliekantis ilgalaikės žalos jį gavusioms ląstelėms, galėtų padėti sukurti veiksmingesnius gydymo būdus.
Projektas prasidėjo beveik prieš dešimtmetį su Hansu Sollingeriu, UW-Madison transplantacijos chirurgu. Jis sukūrė genų terapijos gydymą 1 tipo diabetui – autoimuninei ligai, kuri pažeidžia kasą – insuliną gaminantį organą.
Sollingerio gydymo strategija pernešė genetinį insulino gamybos kodą į kepenų ląsteles, naudojant su adrenovirusą susijusį virusą, kuris padeda pernešti terapinius genus per ląstelių membraną. Tada ši DNR gali apsigyventi kepenų ląstelėse, gamindama insuliną be kasos imuninės sistemos.
Nors Sollingeris turėjo koncepcijos įrodymą, kad terapija veikia, jis tikėjo, kad gydymo ateitis priklausys nuo gimdymo. Jis kreipėsi į Susan Hagness ir John Booske, abu UW-Madison elektros ir kompiuterių inžinerijos profesorius, kurie turi patirties gydant žmogaus ląsteles elektros impulsais.
„Pradėjome kalbėti apie vietinį, tikslinį pristatymą ir apie tai, ar yra būdas gauti gydomąją DNR tiesiai į kepenis, nepraleidžiant jos per visą kūną ir nesuaktyvinant imuninės sistemos“, – sako Hagness. „Ir ar galėtume naudoti elektros impulsus, kad šis pristatymo procesas būtų efektyvesnis ir žymiai sumažintume reikalingą dozę.”
Mokslininkai jau anksčiau nustatė, kad veikiant ląsteles elektriniuose laukuose, dažnai gali padidėti molekulių gebėjimas judėti per ląstelės membraną į ląstelės vidų. Taigi, šiame naujausiame tyrime Ph. studentas Yizhou Yao siekė nustatyti, ar šis metodas padidins viruso dalelių įsiskverbimą į kepenų ląsteles.
Naudodamas žmogaus hepatomos ląsteles, pavyzdinę kepenų tyrimo sistemą, Yao paveikė ląstelių partijas su įvairių koncentracijų genų terapijos viruso dalelėmis, turinčiomis fluorescencinį žalią baltymą. Ji panaudojo porą elektrodų, kad pateiktų 80 milisekundžių elektros impulsą kai kuriems mėginiams, tada visas ląsteles inkubavo 12 valandų.
Kai po 48 valandų ji ištyrė rezultatus fluorescenciniu mikroskopu, Yao nustatė, kad tik nedidelė dalis ląstelių, kurios negavo elektros impulsų, švytėjo žaliai. Priešingai, tose ląstelėse, kurios gavo zap, susikaupė maždaug 40 kartų daugiau nei viruso tiekiamų fluorescencinių žalių baltymų.
Nors rezultatai pateikė įtikinamų įrodymų, kad impulsai padėjo palengvinti viruso įsiskverbimą į ląstelių sieneles, Booske teigia, kad komanda dar turi tiksliai išsiaiškinti, kaip šis procesas veikia molekuliniu lygmeniu.
„Yra pakankamai žinoma apie elektrinį impulsą, kad, manau, galėtume drąsiai teigti, kad jis atveria nanoporas per ląstelės membraną”, – sako jis. „Tačiau Yao gavo šį puikų rezultatą, ir mums pasirodė, kad viruso dalelės apskritai yra didesnės ir sudėtingesnės nei plikos molekulinės dalelės ir jos jau turi savo būdą patekti į ląsteles. Taigi, mes tikrai nežinome, ar taip yra. atsivėrusias poras, kurios turi ką nors bendro su juo tiesiogiai ar netiesiogiai.”
Sollingeris mirė 2023 m. gegužę, tačiau komanda teigia, kad jo palikimas tęsis vykstant šio projekto tyrimui ir kitų grupių darbui. Elektros inžinerijos tyrėjai imasi kitų žingsnių ir yra optimistiškai nusiteikę, kad galiausiai ši technika taps klinikiniais tyrimais.
Yao, kuri baigs studijas 2024 m., sako žinojusi, kad tyrimas bus tarpdisciplininis, bet nesuvokė, kiek jis nueis.
„Pagal išsilavinimą esu elektros inžinierė ir neturiu biologijos išsilavinimo“, – sako ji. „Prieš tai paskutinį kartą mikroskopu naudojau vidurinėje mokykloje. Tai buvo gana staigi mokymosi kreivė, mokantis kultivuoti ląsteles ir vykdyti biologijos protokolus. Tačiau man labai patiko šis projektas ir patiko jo pagrindinis tikslas – sukurti pasaulis yra geresnė vieta“.
