นักวิจัยรายงานการค้นพบภูมิคุ้มกันของอนุภาคนาโนที่เป็นกรดนิวคลีอิก

Anonim

การทดลองอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับการทดสอบผลของระบบภูมิคุ้มกันของกลุ่มนาโนเทคนิคที่ทำจากห้องปฏิบัติการในวงกว้างไม่ได้พบการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันที่แข็งแกร่งเหมือนที่ได้คาดการณ์ไว้ การทดสอบพบว่ามีการตอบสนองที่แตกต่างกันและเฉพาะเจาะจงจากเซลล์ภูมิคุ้มกันที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับรูปร่างและสูตรของอนุภาคแต่ละชนิดซึ่งอาจเป็นประโยชน์ต่อการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้ยารักษาโรคของอนุภาค

นอกจากนี้นักวิจัยเชื่อว่าอาจมีการค้นพบระบบ "ช่วย" ในการจัดการระบบภูมิคุ้มกัน - "ตัวอักษร" ในการสื่อสารกับระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์

ผลการวิจัยล่าสุดถูกรายงานโดย Enping Hong, Ankit Shah และ Marina Dobrovolskaia จาก Frederick Laboratory for Cancer Research, Emil Khisamutdinov จาก Ball State University และ Justin Halman และ Kirill Afonin จาก University of North Carolina ที่ Charlotte ในวารสาร Nano Letters

ความคิดที่ได้รับรอบระยะเวลาที่เลือกส่วนของ RNA หรือดีเอ็นเอสามารถใช้กรดนิวคลิออีคบำบัดเพื่อส่งผลต่อการทำงานของยีนหรือเซลล์ แต่น่าเสียดายที่ในการทดลองทางคลินิกส่วนใหญ่ของโมเลกุลบำบัดที่เสนอเหล่านี้ได้พิสูจน์แล้วว่ามีผลข้างเคียงมากพวกเขากระตุ้นปฏิกิริยาที่แข็งแกร่งและมักเป็นอันตรายถึงชีวิตจากเซลล์ภูมิคุ้มกันของร่างกายมนุษย์

อีกทั้งเมื่อเร็ว ๆ นี้นักนาโนเทคโนโลยีได้เสนอการออกแบบชิ้นส่วนนาโนที่ประกอบด้วยตัวเองด้วยลำดับอาร์เอ็นเอหรืออาร์เอ็นเอที่มีศักยภาพในการบำบัดซึ่งรวมผลกระทบจากหลายลำดับลงในยาที่กำหนดเป้าหมายโดยให้ผลหลายรูปแบบในอนุภาคเดี่ยวซึ่งมีรูปร่างเป็นรูปแบบต่างๆของนักออกแบบ ได้แก่ สี่เหลี่ยมสามเหลี่ยมก้อน และโครงสร้างอื่น ๆ อนุภาคบำบัดที่อาจมีประสิทธิภาพเหล่านี้ได้รับการทดสอบอย่างช้าๆเนื่องจากนักวิจัยได้คิดว่ามีแนวโน้มที่จะมีผล "immunotoxic" เหมือนกับเศษกรดนิวคลีอิกธรรมชาติ

อย่างไรก็ตามผู้เชี่ยวชาญด้านนาโนบางคนตั้งคำถามว่าควรจะมีปฏิกิริยาภูมิคุ้มกันที่คาดการณ์ไว้หรือไม่เนื่องจากความซับซ้อนของการรับรู้ระบบภูมิคุ้มกันและคุณสมบัติเฉพาะที่สร้างขึ้นโดยการรวบรวมวัสดุแบบดั้งเดิมเข้ากับอนุภาคนาโนที่มีรูปร่างและโครงสร้างต่างกัน

แม้ว่าอนุภาคนาโนชนิดกรดนิวคลีอิกจะประกอบด้วยส่วนประกอบที่มีความเป็นพิษทางภูมิคุ้มกันที่เป็นที่รู้จักเมื่อคุณรวมตัวและปรับรูปแบบใหม่แล้วการนาโนจะกลายเป็นสัตว์ที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง "Afonin หนึ่งในนักเขียนที่เกี่ยวข้องกล่าว

"ผลการวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าในขณะที่การคาดการณ์บางอย่างไม่ถูกต้องมีหลายข้อผิดพลาดอย่างสิ้นเชิง" Afonin กล่าว "คุณไม่สามารถคาดเดาความเป็นพิษต่อระบบภูมิคุ้มกันของอนุภาคนาโนของกรดนิวคลีอิกได้โดยการวิเคราะห์การตอบสนองต่อ DNAs และ RNA ที่ผลิตตามธรรมชาติเราได้ผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิดมาแล้ว"

เพื่อทดสอบความสามารถในการสร้างภูมิคุ้มกันของอนุภาคและอาจหาข้อมูลเกี่ยวกับกลไกที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองของเซลล์ภูมิคุ้มกัน Afonin และเพื่อนร่วมงานของเขาได้เลือก "ห้องสมุด" ของดีเอ็นเอหรืออาร์เอ็นเอจำนวน 9 อะตอมที่ออกแบบโดยนักวิจัยในสาขา การเชื่อมโยงที่เป็นไปได้ทั้งหมด "ระหว่างสมบัติของโมเลกุลและปฏิกิริยาภูมิคุ้มกัน ห้องสมุดประกอบด้วยการสุ่มตัวอย่างจากดาวเคราะห์ (แบน) อนุภาคของดาวฤกษ์และเส้นใย (สตริง) ที่มีขนาดแตกต่างกันและน้ำหนักโมเลกุลรวมถึงความหลากหลายของคุณลักษณะทางเคมีที่สำคัญ อนุภาคได้รับการแนะนำให้รู้จักกับเซลล์ภูมิคุ้มกัน (blood mononuclear cells) จากเลือดของผู้บริจาค 60 รายที่ไม่ซ้ำกันและได้รับการตรวจสอบเพื่อผลิต cytokines จำนวน 29 ชนิด

รายละเอียดของผลการวิจัยแสดงให้เห็นถึงความเป็นพิษต่อระบบภูมิคุ้มกันของอนุภาคเนื่องจากการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันแตกต่างกัน แต่ผลการศึกษายังเปิดเผยข้อมูลเกี่ยวกับพฤติกรรมเฉพาะของเซลล์ภูมิคุ้มกันต่างๆ

การค้นพบขั้นพื้นฐานพบว่าอนุภาคนาโนของกรดนิวคลีอิก (ไม่รวมตัวกับโมเลกุลทางชีวภาพอื่น ๆ) ไม่มีผลต่อการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันเลยเพราะทีมงานพบว่าแตกต่างจากชิ้นส่วนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติของดีเอ็นเอหรืออาร์เอ็นเอซึ่งอนุภาคที่สร้างขึ้นนั้นไม่สามารถเข้าสู่เซลล์ภูมิคุ้มกันใด ๆ โมเลกุล "ผู้ให้บริการ" บางชนิดที่อนุญาตให้เข้าได้ อย่างมีประสิทธิภาพอนุภาคนาโนของกรดนิวคลีอิกคือ "มองไม่เห็น" กับระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์

เมื่ออนุภาคเหล่านี้จับคู่กับโมเลกุลของตัวนำ แต่พวกเขาสามารถเข้าสู่เซลล์และทำให้เกิดการตอบสนองที่ชัดเจนได้อย่างที่นักวิจัยหวังไว้ คำถามคือเมื่อเราส่งอนุภาคนี้เข้าไปในเซลล์มนุษย์เซลล์จะทำอย่างไรโดยเฉพาะเซลล์ภูมิคุ้มกัน? Afonin สงสัย "มันดูรูปร่างโดยเฉพาะเป็นภัยคุกคามหรือไม่?"

ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าขนาดของอนุภาครูปร่างโครงสร้าง 3 มิติ (ก้อนตัวอย่างเช่นเมื่อเทียบกับจานสี่เหลี่ยมระนาบ) องค์ประกอบ DNA หรือ RNA และลักษณะทางเคมีของอนุภาคที่ถูกประกอบขึ้น ("การเชื่อมต่อ") มีผลกระทบที่แตกต่างกัน การตอบสนองทางภูมิคุ้มกันและเซลล์ภูมิคุ้มกันที่ตอบสนอง

ในบรรดารายละเอียดที่ค้นพบคือการค้นพบว่าอนุภาคของดีเอ็นเอมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันน้อยกว่ายา RNA RNA (โครงสร้างแบน) และเส้นใย RNA ทำให้เกิดการตอบสนองต่อระบบภูมิคุ้มกันน้อยกว่าก้อน RNA (โครงสร้างของรูปทรงกลม) ในรายละเอียดเพิ่มเติมลูกบาศก์ดีเอ็นเอทำให้เกิดการผลิตไซโตไคน์ของ interferons alpha และ omega type I แต่ก้อน RNA เท่านั้นสามารถกระตุ้น interferon-lambda type I interferon-beta หรือ type III cytokines ต่างแสดงให้เห็นว่าความแตกต่างของอนุภาคมีผลต่อเซลล์ที่ได้รับผลกระทบ

แม้ว่าผลการวิจัยจะมีความสำคัญทางวิทยาศาสตร์ แต่นักวิจัยก็ให้ความสำคัญว่าข้อมูลใหม่ ๆ จะมีผลต่อการใช้งานในอนาคต

"ผลการวิจัยของเราชี้ให้เห็นถึงพารามิเตอร์สำคัญ ๆ ที่บอกถึงวิธีที่อนุภาคนาโนของกรดนิวคลีอิกมีปฏิสัมพันธ์กับระบบภูมิคุ้มกัน" "ข้อมูลเชิงลึกใหม่เหล่านี้ช่วยปรับปรุงความเข้าใจเกี่ยวกับคุณสมบัติของภูมิคุ้มกันของอนุภาคนาโนของกรดนิวคลีอิกในปัจจุบันและปูทางสู่การพัฒนาภาษาโมเลกุลเสริมใหม่ซึ่งสามารถแสดงได้ผ่านทางสคริปต์ของอนุภาคนาโนที่มีการออกแบบด้วยนิวคลีอิก"

"เรามีตัวอักษรเพื่อสื่อสารกับระบบภูมิคุ้มกันโดยตรง" Afonin กล่าว "ตอนนี้เราต้องคิดถึงรูปแบบของภาษาใหม่นี้รวมถึงการรวบรวมตัวอักษรเหล่านี้ไว้ในคำพูดใส่ประโยคด้วยกันรวมไว้ในย่อหน้าและในที่สุดวิธีการเขียนเรื่อง แต่ตอนนี้เรามีตัวอักษร - มันเป็นเพียงจุดเริ่มต้น แต่ฉันคิดว่านี่เป็นงานพื้นฐาน "

Afonin ชี้ให้เห็นว่า "ตัวอักษร" ที่อธิบายถึงการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันต่อการออกแบบอนุภาคที่เฉพาะเจาะจงอาจมีประโยชน์อย่างเป็นธรรมชาติในการหลีกเลี่ยงอาการไม่พึงประสงค์ แต่มีศักยภาพมากขึ้นในสถานการณ์ที่ต้องการการตอบสนอง (เช่นในกรณีของวัคซีนเป็นต้น) และยังคงมีอยู่ ความเป็นไปได้มากขึ้นเมื่อการรักษาต้องใช้การส่งข้อความเฉพาะเพื่อกระตุ้นการตอบสนองของภูมิคุ้มกันที่เฉพาะเจาะจงมาก

"ถ้าคุณต้องการส่งยาเสพติดคุณอาจต้องการให้ผู้ให้บริการไม่เป็นโรคภูมิคุ้มกันเราสามารถบอกคุณได้อย่างถูกต้องว่าคุณจะใช้อนุภาคใดได้บ้าง" เขากล่าว "แต่ถ้าคุณต้องการกระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันเช่นเพื่อกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันต่อมะเร็ง … คุณสามารถใช้อนุภาคบางชนิดซึ่งจะกระตุ้นการตอบสนองทางระบบภูมิคุ้มกัน แต่หลีกเลี่ยงการอักเสบเราสามารถผลิต interferon ได้ แต่ไม่ใช่ไซโตไคน์อักเสบสำหรับ ตัวอย่าง.

"มันเหมือนกับการยิงธนู" เขาอธิบาย "คุณจะถ่ายภาพให้กับไซโตไคน์โดยเฉพาะโดยไม่ต้องสัมผัสกับคนอื่น ๆ นี่เป็นเหมือนตัวอักษรหรือคำเช่นเดียวกับข้อความที่เราส่งไปยังระบบภูมิคุ้มกันระบบภูมิคุ้มกันจะอ่านข้อความและข้อความกลับด้วยอินเทอร์รอน"

menu
menu