Cercetătorii de la Universitatea din Florida au mai făcut un pas spre tratarea bolilor la nivel celular prin crearea unei particule minuscule care poate fi programată să închidă linia de producţie genetică responsabilă de producerea proteinelor care au legătură cu bolile.
În testele de laborator, aceşti nanoroboţi nou creaţi au eradicat complet virusul de hepatită C. Natura programabilă a particulei are un potenţial folositor împotriva bolilor precum cancerul şi alte infecţii virale.
Efortul cercetătorilor, conduşi de Y. Charles Cao, profesor asociat la Universitatea din Florida şi DR Chen Liu, profesor de patologie şi înzestrat cercetător în domeniul gastrointestinal şi hepatic la Colegiul de Medicină al UF, este descrisă în revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
„Aceasta este o nouă tehnologie care ar putea avea aplicaţii extinse, pentru că poate ţinti în esenţă orice genă dorim”, a spus Liu. „Deschide drumul pentru noi domenii aşa că putem testa multe alte lucruri. Suntem entuziasmaţi în această privinţă.”
În ultimele cinci decenii, nanoparticulele – particule atât de mici încât zeci de mii pot încăpea pe vârful unui ac – s-au evidenţiat ca o bună fundaţie pentru noi moduri de a diagnostica, monitoriza şi trata boli. Tehnologiile bazate pe nanoparticule sunt deja în folosinţă în aparaturile medicale, precum în testarea genetică şi pentru localizarea amprentelor genetice ale bolilor. Iar câteva alte terapii sunt în diferite stadii de testare clinică.
Sfântul Graal al nanoterapiei este un agent atât de selectiv încât intră doar în celulele infectate, ţinteşte doar procesele specifice ale bolii şi lasă celulele sănătoase neafectate.
Pentru a demonstra cum funcţionează acest proces, Cao şi colegii, cu fonduri din partea National Institutes of Health, a Office of Naval Research şi UF Research Opportunity Seed Fund, au creat şi testat o particulă care ţinteşte virusul hepatitei C din ficat şi previne autoreplicarea acestuia.
Infecţia cu hepatita C cauzează inflamarea ficatului, care poate duce la eventuale cicatrici şi ciroză. Boala este transmisă prin contact cu sânge infectat, cel mai des prin folosirea drogurilor injectabile, răni cu ace în cadrul unităţilor medicale şi naşterea dintr-o mamă infectată. Mai bine de 3 milioane de oameni din Statele Unite sunt infectate şi circa 17.000 de cazuri sunt diagnosticate în fiecare an, potrivit Centrelor pentru Prevenirea şi Controlul Bolilor. Pacienţii pot trăi mulţi ani fără simptome, care pot include greaţă, oboseală şi disconfort abdominal.
Actualele tratamente pentru hepatita C includ folosirea medicamentelor care atacă sistemul de replicare a virusului. Dar aceste terapii sunt parţial eficiente, ajutând în medie mai puţin de 50 la sută de pacienţi, potrivit studiilor publicate în The New England Journal of Medicine şi alte reviste. Efectele secundare pot varia într-o gamă largă de la un medicament la altul şi pot include simptome asemănătoare gripei, anemiei şi anxietăţii.
Cao şi colegii, inclusiv studentul absolvent Soon Hye Yang şi postdoctoranzii asociaţi Zhongliang Wang, Hongyan Liu şi Tie Wang, au dorit să îmbunătăţească conceptele de manipulare a materialului genetic viral într-un mod care să sporească eficienţa terapiei şi să reducă efectele secundare.
Particula pe care ei au creat-o poate fi modelată pentru a se potrivi cu materialul genetic al ţintei de atac şi pentru a se furişa în celule neobservată de mecanismul defensiv al corpului.
Identificarea materialului genetic ale potenţialelor surse dăunătoare este baza pentru tratamente importante pentru câteva boli, inclusiv cancerul, care sunt legate de producţia de proteine dăunătoare. Există, de asemenea, potenţialul pentru detectarea şi distrugerea virusurilor folosite ca arme biologice.
Noul distrugător de virusuri, numit nanozimă, are o coloană vertebrală de mici particule de aur şi o suprafaţă cu două componente biologice principale. Prima porţiune biologică este un tip de proteină numită enzimă care poate distruge purtătorul reţetei de material genetic, numit mARN, care produce proteina de interes, ce are legătură cu boala. Cealaltă componentă este o moleculă de dimensiuni mari numită oligonucleotidă ADN care recunoaşte materialul genetic al ţintei de distrus şi îşi instruieşte vecinul, enzima, să execute misiunea. De una singură enzima nu atacă selectiv hepatita C, însă tandemul realizează acest lucru.
„Le schimbă complet proprietăţile” spune Cao.
În testele de laborator, tratamentul folosit a condus la o scădere de aproape 100% a nivelurilor de virus hepatic de tip C. În plus, nu a declanşat mecanismul defensiv al organismului, ceea ce reduce şansa apariţiei efectelor secundare. Totuşi, sunt necesare teste suplimentare pentru a determina siguranţa acestei abordări.
Viitoarele terapii ar putea fi sub formă de pilule.
„Putem stopa efectiv infecţia cu hepatita C dacă această tehnologie poate fi dezvoltată în continuare pentru uz clinic”, a remarcat Liu, care este un membru al The UF Shands Cancer Center.
Designul nanoparticulei de la UF a fost inspirat de descoperirea premiată cu Nobel a unui proces din corp în care o parte dintr-o grupare de două componente distruge instrucţiunea genetică pentru producerea proteinei, iar cealaltă parte serveşte la blocarea atacurilor din partea sistemului imunitar al corpului. Aceste tipuri de control apar natural în procesele din organism, iar medicamentele care le imită au potenţialul de a scurtcircuita producţia de proteine folosite în funcţionarea normală. Terapia dezvoltată la UF păcăleşte organismul să o accepte ca o parte a proceselor normale, însă nu afectează aceste procese.
„Au dezvoltat o nanoparticulă care mimează o maşinărie biologică complexă – acest lucru este chiar un lucru puternic”, a remarcat expertul în nanoparticule, Dr. C Shad Thaxton, profesor asistent de urologie la Şcoala de Medicină Feinberg de la Northwestern University şi co-fondator al companiei de biotehnologie AuraSense LLC, care nu a fost implicat în studiul de la UF. „Nanotehnologia este extraordinar de promiţătoare. Va avea un impact puternic asupra modului în care practicăm medicina.”
Traducere realizată de Răzvan Gavrilă după nanorobot-diseases, cu acordul editorului.
