הפולימרים משתלטים על הרפואה הגנטית

פולימרים המתפרקים בגוף ישמשו להעברת גנים במקום וירוסים

בתמונה : המבנה של חלק מפולימר ביו-דגרדבילי המשמש להעברת גנים (מאת ג'ורדן גרין, MIT)
במחקר שעשוי להביא לשיטות בטוחות ויעילות לרפואה גנטית, חוקרים ב- MIT (המכון הטכנולוגי של מסצ'וטס) מצאו דרך לכוונן פולימרים ביו-דגרדביליים [1] על מנת להעביר גנים.

ברפואה גנטית מוחדרים גנים חדשים לתוך התאים של חולים, ובכך מאפשרים להם להילחם במחלות כמו סרטן. תחום זה טומן בחובו הבטחה גדולה, אך עדיין לא מממש את הפוטנציאל המלא שלו. אחת מהסיבות לכך היא נושא הבטיחות, עקב השימוש בוירוסים לנשיאת הגנים.

המחקר החדש, שפורסם השבוע בגליון ל- Advanced Materials, מתמקד על יצירת נשאים חדשים לגנים. נשאים אלו יהיו עשויים מחומרים סינתטיים ולא ויראליים. ראש קבוצת המחקר הוא דניאל אנדרסון, חוקר עמית במרכז לחקר הסרטן של MIT.

“רצינו להתחיל עם חומר מאד בטוח – פולימר ביו-קומפטיבילי [2] וביו-דגרדבילי – ולנסות להפוך אותו ליעיל יותר, במקום להתחיל עם וירוס ולנסות להפוך אותו לבטוח יותר,” אומר ג'ורדן גרין, סטודנט למחקר בהנדסה ביולוגית ואחד מהכותבים הראשיים של המאמר.

רפואה גנטית משמשת כמוקד למחקר אינטנסיבי כבר כמעט 20 שנה. למעלה מאלף מחקרים קליניים ברפואה גנטית כבר נערכו, אך נכון להיום אין הליך רפואה גנטית שמאושר ע”י ה- FDA – מנהל המזון והתרופות האמריקאי. רוב המחקרים משתמשים בוירוסים כנשאים או כוקטורים [3] להעברת גנים. אך ישנם סיכונים הכרוכים בשימוש בוירוסים, ולכן חוקרים רבים מנסים לפתח שיטות שאינן ויראליות להעברת גנים למטרת טיפול רפואי.

המדענים מ- MIT התמקדו על שלוש מולקולות של poly(beta-amino esters) או שרשראות של קבוצות אמין ודי-אקרילט, שבאות אחת אחרי השניה על גבי השרשרת. פולימרים אלו הראו פוטנציאל להיות נשאי גנים. החוקרים קיוו להפוך את הפולימרים ליעילים עוד יותר ע”י שינוי הקצוות של השרשראות הפולימריות.

כאשר הפולימרים מעורבבים ביחד, הם יכולים להתחבר באופן ספונטני דנ”א, וליצור ננו-חלקיקים. הננו-חלקיק, שמורכב מדנ”א ומפולימר, יכול לפעול בדרכים מסויימות כמו וירוס מלאכותי ולהעביר דנ”א לתוך תאים כאשר הוא מוזרק ליד או בתוך רקמת המטרה.

החוקרים פיתחו שיטות לשיפור פולימרים חדשים ודרכים לבדיקת היכולת שלהם ליצור ננו-חלקיקי דנ”א ולהעביר את הדנ”א לרקמת המטרה. לצרכים אלו הם שינו את ההרכב הכימי של קצוות שרשראות הפולימרים המתכלים, ע”י שימוש במאגר של מולקולות קטנות שונות.

“על-ידי שינוי של מספר אטומים בלבד בקצה של פולימר ארוך, אפשר לשנות את הביצועים שלו בצורה ניכרת,” אומר אנדרסון, “השינויים השוליים הללו בהרכב הפולימר שיפרו מאד את יכולתם של הפולימרים להעביר דנ”א, והחומרים החדשים הללו הם כרגע השיטה הטובה ביותר שבדקנו, להעברת דנ”א ללא וירוסים.”

הפולימרים כבר נבדקו על עכברים, והוכחו כבטוחים לשימוש. החוקרים מקווים, בסופו של דבר, להריץ ניסויים קליניים עם הפולימרים המשופרים, לפי אנדרסון.

וקטורים לא-ויראליים עשויים לא רק להיות בטוחים יותר מוירוסים, אלא גם בטוחים יותר בחלק מהמקרים. הפולימרים יכולים לשאת מטען גדול יותר של דנ”א מוירוסים, והם עשויים לחמוק מתשומת לבה של מערכת החיסון, דבר שיוכל לאפשר חזרה על הטיפול במקרה הצורך, לפי גרין.

אפיק מחקר מבטיח אחד הוא בנושא סרטן השחלה. חוקרי MIT, בשיתוף פעולה עם ג'אנט סוויקי ממכון לנקנאו למחקר רפואי, הדגימו שהננו-חלקיקים של פולימר ודנ”א יכולים להעביר דנ”א ברמות גבוהות לגידולים של השחלות מבלי לפגוע ברקמה בריאה.

חוקרים אחרים מ- MIT שהשתתפו בכתיבת המאמר הם גרגורי זוגאטס (כותב ראשי שני) נתן טדפורד, פרופסור לינדה גריפית, פרופסור דאגלס לאופנברגר, פרופסור רוברט לנגר, ג'אנט סוויקי ויו-האנג יואנג.

[1] – חומר ביו-דגרדבילי הוא חומר שמתפרק בגוף בצורה בטוחה, תוך זמן קצר יחסית.

[2] – חומר ביו-קומפטבילי הוא חומר שאינו מזיק או רעיל לגוף.

[3] – וקטור ביולוגי הוא בד”כ אורגניזם שמעביר מגפות או זיהומים – ובמילים אחרות, מעביר חומר אורגני זר לגוף.

קישורים :

המקור ב-MIT