دانشمندان دانشگاه ساوث‌وسترن به تازگی نانوذراتی ساخته‌اند که می‌تواند موانع فیزیکی اطراف تومور‌ها را برای رسیدن به سلول‌های سرطانی بشکند.
همانطور که تومور‌های جامد رشد می‌کنند، پیرامون خود را با دیواره ضخیم و سختی از دفاع مولکولی احاطه می‌کنند. عبور مواد شیمیایی و دارویی از آن سد بسیار دشوار است. به تازگی دانشمندان دانشگاه ساوث‌وسترن نانوذراتی ساخته‌اند که می‌تواند موانع فیزیکی اطراف تومور‌ها را برای رسیدن به سلول‌های سرطانی بشکند. پس از داخل شدن، این نانوذرات بار خود را رهاسازی می‌کنند. یک سیستم ویرایش ژن که DNA درون تومور را تغییر می‌دهد، رشد آن را مسدود کرده و سیستم ایمنی را فعال می‌کند، در این نانوذرات قرار داده شد.
در آزمایش‌های انجام شده، نانوذرات به طور موثر رشد و گسترش تومور‌های تخمدان و کبد را در موش متوقف کردند. دانیل سیگوارت، استادیار بیوشیمی این دانشگاه و رهبر این مطالعه، گفت: «این سیستم مسیر جدیدی را برای استفاده از ابزار ویرایش ژن معروف به CRISPR-Cas ۹ در درمان سرطان ارائه می‌دهد.
برای بیش از یک دهه، دکتر سیگوارت و همکارانش مشغول مطالعه و طراحی نانوذرات لیپیدی (LNPs) بودند، که کره‌های کوچکی از مولکول‌های چربی هستند که می‌توانند محموله‌های مولکولی (از جمله واکسن‌های mRNA) را به بدن انسان منتقل کنند. در سال ۲۰۲۰، گروه دکتر سیگوارت نشان داد که چگونه نانوذرات را به بافت‌های خاص هدایت کنند، کاری که چالش‌برانگیز بود و این حوزه را محدود می‌کرد. در این کار جدید، برای هدف قرار دادن سرطان، محققان با نانوذراتی که قبلاً برای ورود به کبد بهینه سازی کرده بودند، شروع کردند. آن‌ها قطعه کوچکی از RNA (به نام RNA مداخله گر کوتاه یا siRNA) را به این سامانه اضافه کردند که می‌تواند چسبندگی کانونی کیناز (FAK) را متوقف کند، ژنی که نقش مهمی در کنار هم نگه داشتن دفاع فیزیکی تومور‌ها ایفا می‌کند.
دکتر دی ژانگ، یکی از محققان پسا دکترا، گفت: «هدف قرار دادن FAK نه تنها مانع اطراف تومور‌ها را تضعیف کرده و خود نانوذرات را راحت‌تر به تومور وارد می‌کند، بلکه راه را برای ورود سلول‌های ایمنی هموار می‌کند.»
در داخل نانوذرات تازه مهندسی شده، محققان CRISPR-Cas ۹ را کپسوله کردند که می‌توانست ژن PD-L ۱ را ویرایش کند. بسیاری از سرطان‌ها از این ژن برای تولید سطوح بالایی از پروتئین PD-L ۱ استفاده می‌کنند که توانایی سیستم ایمنی برای حمله به تومور‌ها را کم می‌کند. دانشمندان قبلاً نشان داده بودند که اختلال در ژن PD-L ۱ در برخی سرطان‌ها می‌تواند این مانع از از بین ببرد و سیستم ایمنی فرد را قادر به کشتن سلول‌های سرطانی کند.
دکتر سیگوارت، ژانگ و همکارانشان نانوذرات جدید را در چهار مدل موش سرطان تخمدان و کبد آزمایش کردند. آن‌ها ابتدا نشان دادند که با افزودن siRNA برای خاموش کردن FAK، ماتریکس مولکول‌های اطراف تومور‌ها سفت‌تر و راحت‌تر از حد معمول نفوذ می‌کند. سپس سلول‌های تومور را تجزیه و تحلیل کردند و دریافتند که نانوذرات بیشتری به سلول‌ها رسیده‌اند و به طور موثر ژن PD-L ۱ را تغییر می‌دهند.
در نهایت، آن‌ها دریافتند که تومور‌های موش‌های تحت درمان با نانوذرات که هم FAK و هم PD-L ۱ را هدف قرار داده بودند، به حدود یک هشتم اندازه تومور‌هایی که فقط با نانوذرات خالی درمان شده بودند، کاهش یافت. علاوه بر این، سلول‌های ایمنی بیشتری به تومور‌ها نفوذ کردند و موش‌های تحت درمان به طور متوسط حدود دو برابر بیشتر زنده ماندند.
کار بیشتری برای نشان دادن ایمنی و کارایی نانوذرات در انواع مختلف تومور مورد نیاز است. محققان گفتند که این درمان ممکن است در ارتباط با روش‌های ایمنی درمانی سرطان موجود که هدف آن استفاده از سیستم ایمنی برای حمله به تومور‌ها است، مفید باشد.
سیگوارت می‌گوید: «پس از موفقیت جهانی واکسن‌های LNP در کنترل کرونا، همه ما متعجب هستیم که LNPها چه کار دیگری می‌توانند انجام دهند. در اینجا LNPهای جدیدی را توسعه دادیم که قادر به ارائه چندین نوع داروی ژنتیکی به طور همزمان برای بهبود نتایج درمانی در سرطان هستند. به وضوح پتانسیل زیادی برای درمان سرطان با این فناوری وجود دارد.»