Elektron mikroskobu ile görüntülenen Photorhabdus bakterisinden nano şırıngalar
Joseph Kreitz, MIT Geniş Enstitüsü ve Harvard, MIT’de McGovern Beyin Araştırmaları Enstitüsü
İnsan hücrelerini hedeflemek için ayarlanan bakteriyel “nanoşırıngalar” sayesinde proteinleri vücuttaki belirli hücrelere enjekte etmek mümkün olabilir. Bu, kanser de dahil olmak üzere çok çeşitli koşullar için daha güvenli ve daha etkili tedavilere yol açabilir.
Bir hapı yuttuğumuz zaman içindeki küçük moleküller kandan hücrelere geçer. Ancak küçük moleküller hücrelere kolayca girebildikleri için o kadar spesifik değildirler ve genellikle istenmeyen yan etkileri vardır.
Proteinler gibi büyük moleküller, küçük moleküllü ilaçlardan çok daha spesifik ve güçlü etkilere sahip olabilir. Ancak bir hücre zarını geçemezler ve bir hücreye giremezler, bu da kullanımlarını büyük ölçüde sınırlar. Proteinleri vücuttaki hücrelerin içine almanın etkili yolları, çok çeşitli koşullar için dönüştürücü tedavilere kapı açabilir.
Dünyanın dört bir yanındaki birçok grup, şu ana kadar yalnızca sınırlı ilerleme kaydederek bu teslimat sorununu çözmeye çalışıyor. “Protein teslimi zorlu olmuştur” diyor Joseph Kreitz Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde (MIT).
Ancak bakteriler bu sorunu çoktan çözmüştür. Birçoğu, hücrelere bağlanan ve içeriklerini zorla onlara enjekte eden silindirik yapılar üretir. Kreitz, “Bir şırıngaya çok benziyorlar” diyor.
Bu nano şırıngalar, bakterileri enfekte eden faj virüslerine benziyor ve muhtemelen bakterilerin virüsleri iş birliği yapıp onları silaha dönüştürmesinin bir sonucu.
Özellikle, fotorhabdus bakteriler, böcekleri enfekte ettiklerinde toksik proteinlerle yüklü nano-şırıngalar salarlar. Nano şırıngalar, böcek hücreleri üzerindeki spesifik proteinlere bağlanır ve toksinleri bu hücrelere enjekte ederek bakterilerin beslenmesi için onları öldürür.
Kreitz ve meslektaşları, fotorhabdus insan hücrelerini hedeflemek için nano şırıngalar. İlk olarak, hücrelerin dışındaki protein reseptörlerine bağlanan ve enjeksiyonu tetikleyen bölüm de dahil olmak üzere nano şırıngaların yapısını tahmin etmek için AlphaFold AI programını kullandılar.
Daha sonra bu bölümü, bazı hücrelerin dışında bulunan EGFR adlı bir insan proteinine bağlanacak şekilde ayarladılar ve yine ince ayarların etkilerini çözmek için AlphaFold’u kullandılar. Ekip, bu değiştirilmiş nano şırınganın, EGFR proteinine sahip insan hücrelerine farklı boyutlarda birkaç farklı türde protein sağlayabildiğini gösterdi.
Kreitz, “Bunun, farklı boyutlardaki farklı yükler çeşitliliğini yükleyebilmesi, onu protein dağıtım cihazları arasında benzersiz kılıyor” diyor. Her bir nano şırınga, boyutuna bağlı olarak yaklaşık 10 protein tutabilir, diyor.
Nano şırıngalara bir toksin yüklendiğinde, EGFR proteinine sahip olan hücreleri öldürdüler, ancak diğer hücrelere dokunulmadı.
Ekip lideri, “Hedefleme özgüllüğü mükemmel” diyor Feng Zhang MIT’de. “Bu çok heyecan verici.”
Bu, nano şırıngaların potansiyel olarak çeşitli kanserler de dahil olmak üzere herhangi bir hücre tipini hedef alacak şekilde programlanabileceğini gösteriyor.
Araştırmacılar ayrıca, bir fare hücresi yüzey proteinini hedeflemek için ayarlanan başka bir nano şırınganın, farelerin beyinlerine enjekte edildiğinde proteinleri nöronlara iletebileceğini gösterdi. En önemlisi, nano şırıngaların kan dolaşımına enjekte edildikten sonra proteinleri hücrelere iletebildiğini henüz göstermediler.
Çalışma, nano şırıngaların işe yaradığını ve yaklaşımın umut verici göründüğünü gösteriyor, diyor Emin Hajitou Faj virüslerini insan kanser hücrelerini hedef alacak şekilde değiştiren Imperial College London’da. Ancak ekibin, hastalıkların tedavisinde faydalı olabileceklerini göstermek için çok daha fazla çalışması gerektiğini söylüyor.
Nano şırıngalar kana enjekte edildiklerinde işe yarasalar bile, yabancı olarak görülebilirler ve antikor üretimini tetikleyebilirler. Bu aynı zamanda diğer şeylerin yanı sıra gen terapisi için kullanılan virüs bazlı dağıtım sistemleriyle ilgili bir sorundur ve bu tedavilerin uzun süreler boyunca tekrar tekrar uygulanamayacağı anlamına gelir – bu da büyük bir sınırlamadır.
Ancak Kreitz, nano şırıngaların silindirik kısmını küçük proteinler ekleyerek zaten “süslediğini” söylüyor. Nano şırıngaları bu şekilde bağışıklık sisteminden gizlemenin mümkün olabileceğini söylüyor.
Konular:
Kaynak : https://www.newscientist.com/article/2366903-nanosyringes-could-inject-drugs-into-specific-cells-in-our-bodies/?utm_campaign=RSS%7CNSNS&utm_source=NSNS&utm_medium=RSS&utm_content=home