Son zamanlarda biyomedikal alanındaki en önemli gelişmelerden biri hücrelerin içindeki genleri yüksek doğrulukla ekleme, çıkarma veya değiştirmeye olanak sağlayan CRISPR gibi hedeflenmiş gen düzenleyici metotların geliştirilmesidir. 
Bu metot zaten orak hücre anemili hastalar ve çoklu miyelom ve liposarkoma gibi kanser hastalarının tedavisi için test edildi veya kullanıldı. Ayrıca metodu geliştiren araştırmacılara bu sene nobel ödülü verildi. Gen düzenlenmesi için kullanılan bu yöntem, istenilen genlerin bulunması ve değiştirilmesi konularında oldukça hassas olsa da hala vücudun spesifik hedef bölgelerinin tedavisi için herhangi bir yol yoktur. Şu ana kadar test edilen tedaviler, pahalı ve zaman alan bir süreç olan kan kök hücreleri veya bağışıklık sistemi T hücrelerini değiştirmek için vücuddan çıkarılmasını ve kan dolaşımının yeniden çoğalması veya bağışıklık cevabının yeniden oluşması için hastaya yeniden enjekte edilmesini içeriyor.
Tufts Üniversitesi araştırmacıları Charpentier ve Doudna’nın başarılarının üzerine ekleme yaparak gen düzenleyici paketleri farelerde kan beyin bariyerinden direk geçirerek beynin spesifik bölgelerine, bağışıklık sistemi hücrelerine veya spesifik doku ve organlara başarılı bir şekilde ilettiler. Bu uygulamalar nörolojik vakaların hatta kanserin, bulaşıcı hastalıkların ve bağışıklık sistemi hastalıklarının tedavisinde yepyeni bir stratejik yol izlenmesini sağlayabilir.
Tufts’un biyomedikal mühendislerinden oluşan bir ekip profesör Qiaobing Xu liderliğinde gen düzenleyici kiti paketleyebilecek bir yol aradılar. Böylece kiti laboratuvar yerine hedef hücrelerde işini yapabilmesi için vücuda enjekte edilebileceklerdi. Onlar lipit nanopartikülü (LNP) denen ve lipit moleküllerinden oluşan küçücük baloncukları kullandılar. Bu baloncuklar düzenleyici enzimleri zarf gibi sararak spesifik hücrelere, dokulara veya organlara taşıyabiliyor. Lipitler, kendilerine yağlı bir kıvam veren uzun karbon kuyruğu ve sulu ortamlar tarafından sevilen hidrofilik bir baş kısımdan oluşan moleküllerdir. Ayrıca baş ve kuyruk kısımları arasında nitrojen, kükürt ve oksijen bazlı bir bağlantı vardır. Lipitler, boluncuğun etrafında, baş kısmı dışarıya bakacak ve kuyruk kısmı içeriye, baloncuğun merkezine, doğru uzanacak şekilde kendilerini konumlandırırlar.
Xu’nun ekibi bu nanopartiküllerin yüzeyini belirli hücre tiplerinin üzerine yapışacak, onların zarlarıyla bütünleşecek ve işlerini yapmaları için gen düzenleyici enzimleri hücrenin içine bırakacak şekilde modifiye etmeyi başardılar.
Kimyasal Zanaatkarlık Yaparak Hedeflenmiş LNP Üretme![Adrese Teslim Çalışan Lipit Nanopartikülleri]()
Araştırmacılar değişik baş, kuyruk ve bağlantı kısımlarını karıştırarak spesifik hücrelere hedeflenebilmelerine göre çok çeşitli LNP adayları üreterek bunları gözlemleyebiliyorlar. En iyi adaylar fareler üzerinde deneniyor ve daha sonra hedeflenme ve gen düzenleyici enzimlerin farelerdeki aynı hücrelere iletimlerini en uygun hale getirebilmek için kimyasal olarak modifiye ediliyor.
Xu, terzi gibi işleyerek gen düzenleme dahil çok geniş yelpazedeki tedavi araçlarının paket halinde iletimlerini sağlayacak bir metot geliştirdik, dedi. “İlaç sanayi tarafından ilaçları dizayn etmek için kullanılan kombinatoryal kimya yöntemlerini kullandık. Ama bu yöntemleri ilacın kendisini üretmek yerine iletim aracının parçalarını dizayn etmek amacıyla uyguladık”. Hünerli bir kimyasal modelleme ile Xu ve ekibi geliştirdikleri NLP’nin baş kısmında nörotransmitter kullandılar. Çünkü normalde bu kadar büyük molekül parçaları için geçirgen olmayan kan beyin bariyeri bu sayede aşılabildi.
İlaçların bariyerden güvenli ve verimli bir şekilde geçirilerek beyne ulaşmalarını sağlamak tıpta uzun süren bir zorluk olmuştur. Bir ilk olarak, CRISPR kitini oluşturan mesajcı RNA ve enzim kompleksini,
yaşayan hayvanların beyinlerindeki belirlenmiş hedef bölgelere iletebilmeyi başaran ekip Xu’nun laboratuvarı olmuştur.
Lipitlerin bağlantı ve kuyruk kısımlarında yapılan ufak değişikliklerin yardımıyla küçük bir molekül olan mantar önleyici ilaç amphotericin B’nin (menenjit hastalığının tedavisinde kullanılır) ve Alzheimer hastalığıyla bağlantılı bir protein olan tau’yu üreten gene bağlanıp onun üretimini durduran bir DNA parçasının beyne iletilmesini sağlayan LNP üretmişlerdir.
Son zamanlarda da Xu ve ekibi farelerin T hücrelerinin içine gen düzenleyici paketlerin iletimini sağlayan LNP’ler üretmişlerdir. T hücreleri vücutta antikor üretilmesine yardımcı olurlar, virüsler çoğalıp dağılmadan enfekte olmuş hücreleri yok ederler ve bağışıklık sisteminin diğer hücrelerini baskılar ve düzenlerler.
Ürettikleri LNP’ler, genellikle bulundukları yer olan dalak veya karaciğerde gen düzenleyici içeriği iletmek için T hücreleri ile birleşirler. Bu içerik daha sonra T hücrelerinin moleküler yapısını ve dolayısıyla davranışını değiştirir. Bu olay sürecin ilk adımıdır ve aşıların yaptığı gibi sadece bağışıklık sistemini çalıştırmakla kalmayıp aslında T hücrelerinin hastalıklarla daha iyi savaşmaları için tasarlanır. T hücresi genomunu düzenlemek için Xu’nun kullandığı yöntem daha fazla hedef odaklı, verimli ve muhtemelen, şu ana kadar denenen, genomlarını değiştirmek için virüslerin kullanıldığı metotlardan daha güvenli.
Xu, T hücrelerini hedef alarak bağışıklık sisteminin enfeksiyonlarla savaşma, kansere karşı koruma ve iltihap azaltma gibi konularda muazzam bir şekilde çok yönlülüğe sahip bir dalının içine girebiliriz, dedi. Xu ve takımı mekanizmalarında daha ileri bulgulara rastladılar. Bunlardan biri LNP’ler vücutta hedeflerine giden yolu kendi kendilerine bulabilirler. Akciğerlerdeki hücreleri hedef alan deneylerde araştırmacılar nanopartiküllerin enjeksiyondan sonra kan dolaşımında spesifik proteinleri seçtiklerini buldular. Şimdi LNP’lerin yüzeyine eklenen proteinler, LNP’lerin, hedeflerine tutunmak için onlara yardımcı olan, ana parçaları haline geldi. Bu bilgi gelecekteki iletim parçalarının dizaynının geliştirilmesine yardımcı olabilir.
Bu sonuçlar şu ana kadar fareler üzerinde gösterildiği için Xu, iletim metodunun insanlar üzerindeki etki ve güvenliğinin belirlenmesi için daha fazla çalışma ve klinik denemelere ihtiyaç olduğunu belirtti.
Kaynakça:
https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=56343.php
Yazar: Mücahit Yüce
yine kaliteli bir içerik çıkartmışsınız. bilgi için teşekkürler.