پلتفرم های جدید ارسال در مدل های سلولی به خوبی نتیجه داده است و با پیشرفت های بیشتر می توان در های جدیدی از روش های ارسال برای طیف وسیعی از مولکول های درمانی (ویرایشگر ژنی، جایگزین کننده ژنی) را باز کند. ابزار آلات کنونی ارسال مولکول های درمانی می توانند ناکارا و در بعضی از اوقات به ژنوم نفوذ کنند و بعضی از آن ها سیستم ایمنی بدن را به طور ناخواسته تحریک کنند. SEND برای غلبه بر این مشکلات آمده است.
دکتر Feng Zhang از پیشگامان کریسپر: جامعه زیست دارویی در حال توسعه مولکول های قدرتمند درمانی هستند اما رساندن این درمان ها به صورت کارا و دقیق هنوز یک چالش است. SEND پتانسیل این را دارد تا به چالش های کنونی پایان دهد.
اختصار SEND از کلمه های “Selective Endogenous eNcapsidation for cellular Delivery” به معنای ” اِن کپسیدیشن (محصور کردن ماده ای در یک کپسید) انتخابی درون زا برای تحویل سلولی” از مولکول های ساخته شده توسط سلول های انسانی بهره می برد. در مرکز SEND پروتئینی به نام PEG10 وجود دارد که به mRNA مخصوص خود متصل می شود و سپس با تغییر شکل فضایی خود از آن مولکول محافظت می کند. در این مطالعه، محققان PEG10 طراحی کردند که بتواند به سایر RNA ها نیز متصل شود. محققان از SEND برای ارسال سیستم ویرایش ژنی کریسپر-کس9 برای ویرایش ژن های هدف در سلول های موشی و انسانی بهره بردند.
دکتر Michael Segel و Blake Lash: توانایی انتقال RNA تنها محدود به PEG10 نیست و این شگفت انگیز است. این مطالعه نشان داد که ممکن است مولکول های دیگری نیز وجود داشته باشند که از آن ها بتوان برای ارسال مولکول های درمانی استفاده کرد. این مطالعه باعث ایجاد سوالات هیجان انگیزی شده است که واقعا وظیفه ی طبیعی این مولکول ها چیست؟
پروتئین PEG10 به صورت طبیعی در انسان ها و از رتروترنسپوزون ها ” عناصر ژنتیکی ویروس مانند که میلیون ها سال است خود را به ژنوم انسان ها تحمیل کرده ند.” منشا می گیرد. طی تکامل، این پروتئین توسط بدن انتخاب شد تا جزئی از شبکه عظیم پروتئین های مهم برای زندگی باشد.
پنج سال پیش، محققان نشان دادند که پروتئین منشا گرفته دیگری از رتروترنسپوزون ها به نام ARC، جزئی از سیستم انتقال RNA بین سلول هاست. اگرچه این مطالعات پیشنهاد می دهند که ممکن است بتوان از این پروتئین ها بعنوان سیستم انتقال دارو بهره برد، محققان موفق نشده بودند که مولکولی را به این پروتئین ها متصل کرده و به سلول های انسانی منتقل کنند.
می دانیم که بعضی از پروتئین های منشا گرفته شده از رتروترنسپوزون ها قادر به اتصال و بسته بندی مولکول ها هستند، تیم دکتر Zhang، از این پروتئین ها بعنوان وسیله ای که ممکن است برای انتقال مفید باشد استفاده کردند. آن ها به طور سیستماتیک از طریق این پروتئین ها در ژنوم انسان به دنبال پروتئین هایی بودند که بتوانند کپسول محافظتی ایجاد کنند. در بررسی های اولیه این تیم آن ها توانستند 48 ژن را بیابند که می توانستند پروتئین هایی را کد کنند که ممکن است توانایی مدنظر را داشته باشد. از میان آن ها، 19 پروتئین در انسان و موش مشترک بودند. در آزمایش های مدل سلولی، پروتئین PEG10 بعنوان یک حامل کارا دیده شد. آن ها دیدند که سلول ها مقادیر قابل توجهی از این پروتئین را به نسبت سایر پروتئین ها آزاد می کنند.
برای توسعه تکنولوژی SEND، توالی قسمتی از PEG10 که به مولکول mRNA متصل می شد شناسایی شد. محققان با استفاده از این توالی توانستند مولکول هایی را مهندسی کنند که به صورت اختصاصی به RNA های خاصی متصل شوند، در ادامه کپسول های PEG10 توسط مولکول هایی به نام fusogenes که باعث تسهیل انتقال بین 2 سلول می شدند پوشیده شدند.
با مهندسی fusogene بروی کپسول های PEG10، محققان باید بتوانند کپسول را به نوع خاصی از سلول، بافت یا اندام انتقال دهند. در قدم اول برای رسیدن به این هدف، محققان از دو fusogene مختلف که یکی در سلول های انسانی یافت شده بود بهره بردند. دکتر Zhang: با آزمون و خطا های ترکیبات مختلف بروی سیستم SEND، ما معتقدیم که پلتفرمی برای انتقال مولکول های درمانی برای بیماری های مختلف ارائه خواهیم کرد.
سیستم SEND از ترکیبات طبیعی موجود در بدن انسان ساخته شده و سیستم ایمنی بدن را تحریک نخواهد کرد. اگر در مطالعات آتی این امر مجددا تایید شود، به گفته محققان دری جدید برای ارسال سیستم های درمانی ژن با کمترین عوارض جانبی در اختیار خواهیم داشت.
دکتر Lash: تکنولوژی SEND ترکیبی از نانوذرات لیپید و حامل های ویروسی است که راه های ارسال روش های درمانی را به سلول گسترش می دهد. در قدم بعدی محققان این سیستم را بروی حیوانات آزمایش می کنند و مهندسی بیشتری بروی این تکنولوژی انجام می دهند تا بتوانند محموله ها را به طیف وسیع تری از سلول ها و بافت ها ارسال کنند.