นักวิจัยรายงานการค้นพบของพวกเขาในScience Advancesเมื่อวันที่ 16 มิถุนายน

ความพิเศษของอนุภาคนาโนเหล่านี้คือเคลือบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อค้นหาและผูกมัดกับเซลล์ปอดที่อักเสบ เป็นอนุภาคนาโนที่เคลือบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ล่าสุดซึ่งได้รับการพัฒนาโดยห้องปฏิบัติการของศาสตราจารย์ Liangfang Zhang ด้านวิศวกรรมนาโนของ UC San Diego ห้องปฏิบัติการของเขาเคยใช้อนุภาคนาโนที่เคลือบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อดูดซับสารพิษที่ผลิตโดย MRSA; รักษาภาวะติดเชื้อ และฝึกระบบภูมิคุ้มกันเพื่อต่อสู้กับโรคมะเร็ง แต่ในขณะที่เยื่อหุ้มเซลล์ก่อนหน้านี้ได้มาจากเซลล์ของร่างกายโดยธรรมชาติ เยื่อหุ้มเซลล์ที่ใช้ในการเคลือบอนุภาคนาโนที่เติมเดกซาเมทาโซนนี้กลับไม่ใช่

"ในบทความนี้ เราใช้วิธีการทางพันธุวิศวกรรมเพื่อแก้ไขโปรตีนพื้นผิวบนเซลล์ก่อนที่เราจะรวบรวมเยื่อหุ้ม ซึ่งเป็นความก้าวหน้าอย่างมากของเทคโนโลยีของเรา โดยช่วยให้เราสามารถแสดงโปรตีนที่ทำหน้าที่บางอย่างบนเยื่อหุ้มเซลล์หรือทำลายโปรตีนที่ไม่พึงประสงค์ได้อย่างแม่นยำ" กล่าว จาง ซึ่งเป็นผู้เขียนอาวุโสของบทความ

Joon Ho Park นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในห้องปฏิบัติการของ Zhang และผู้เขียนบทความฉบับแรก กล่าวว่า นักวิจัยสังเกตเห็นว่าเมื่อเซลล์บุผนังหลอดเลือดอักเสบ พวกมันจะแสดงโปรตีนที่เรียกว่า VCAM1 มากเกินไป ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อดึงดูดเซลล์ภูมิคุ้มกันไปยังบริเวณที่เกิดการอักเสบ ในการตอบสนอง เซลล์ภูมิคุ้มกันจะแสดงโปรตีนที่เรียกว่า VLA4 ซึ่งค้นหาและจับกับ VCAM1

"เราออกแบบเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อแสดงเวอร์ชันเต็มของ VLA4 ตลอดเวลา" Park กล่าว "เยื่อหุ้มเซลล์เหล่านี้แสดงออก VLA4 มากเกินไปเพื่อค้นหา VCAM1 และบริเวณที่เกิดการอักเสบ เยื่อหุ้มเซลล์ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเหล่านี้ช่วยให้อนุภาคนาโนสามารถค้นหาบริเวณที่เกิดการอักเสบได้ จากนั้นจึงปล่อยยาที่อยู่ภายในอนุภาคนาโนเพื่อรักษาอาการอักเสบเฉพาะจุด"

แม้ว่าอนุภาคนาโนจะไม่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของยาได้โดยตรง แต่ในกรณีนี้คือ dexamethasone การมุ่งความสนใจไปที่จุดที่สนใจอาจหมายถึงต้องใช้ปริมาณยาที่น้อยลง การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าเดกซาเมทาโซนสะสมที่บริเวณที่สนใจในระดับที่สูงกว่าและเร็วกว่าวิธีการจัดส่งยาแบบมาตรฐาน

“เรากำลังส่งมอบยาชนิดเดียวกันกับที่ใช้ในคลินิก แต่ความแตกต่างคือเรากำลังมุ่งเน้นยาไปยังจุดสนใจ” Park กล่าว "การที่อนุภาคนาโนเหล่านี้มุ่งเป้าไปที่บริเวณที่เกิดการอักเสบ หมายความว่ายาส่วนใหญ่จะไปสิ้นสุดที่ที่จำเป็น และร่างกายจะไม่ถูกกำจัดออกไปก่อนที่จะสะสมและมีประสิทธิภาพ"

นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าวิธีเยื่อหุ้มเซลล์ที่ดัดแปลงพันธุกรรมนี้เป็นเทคโนโลยีแพลตฟอร์มที่ในทางทฤษฎีสามารถใช้เพื่อกำหนดเป้าหมายการอักเสบไม่เพียงเฉพาะในส่วนอื่นของร่างกายเท่านั้น VCAM1 เป็นสัญญาณสากลของการอักเสบ แต่ยังรวมถึงกรณีการใช้งานที่กว้างขึ้น

"นี่เป็นแพลตฟอร์มเอนกประสงค์ ไม่ใช่แค่สำหรับการอักเสบของปอดเท่านั้น แต่การอักเสบใดๆ ก็ตามที่ควบคุม VCAM1" Park กล่าว "เทคโนโลยีนี้สามารถพูดได้ทั่วไป อนุภาคนาโนที่เคลือบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมนี้ไม่จำเป็นต้องแสดง VLA4 มากเกินไป มันสามารถเปลี่ยนเป็นโปรตีนอื่นที่สามารถกำหนดเป้าหมายส่วนอื่นของร่างกายหรือบรรลุเป้าหมายอื่น ๆ ได้"

ในการออกแบบเยื่อหุ้มเซลล์ให้มีการแสดงออกของโปรตีน VLA4 มากเกินไป Park และทีมงานเริ่มต้นด้วยการบรรจุยีน VLA4 ให้เป็นพาหะของไวรัส จากนั้นพวกเขาแทรกเวกเตอร์ไวรัสที่โปรแกรมใหม่นี้ลงในเซลล์เจ้าบ้านที่ปลูกในห้องปฏิบัติการที่ได้มาจากหนู เซลล์รวมยีนที่พาหะของไวรัสเข้าไปในจีโนมของพวกมันเอง และด้วยเหตุนี้ จึงผลิตเยื่อหุ้มเซลล์ที่แสดงออก VLA4 มากเกินไปอย่างต่อเนื่อง

ขั้นตอนต่อไปของนักวิจัยคือการศึกษากระบวนการโดยใช้เยื่อหุ้มเซลล์ของมนุษย์ แทนที่จะเป็นเยื่อหุ้มเซลล์ของหนู ซึ่งออกแบบมาเพื่อแสดง VLA4 ของมนุษย์ ยังมีอีกหลายขั้นตอนที่จำเป็นก่อนที่เทคโนโลยีจะสามารถทดสอบในการทดลองทางคลินิกของมนุษย์ได้ แต่นักวิจัยกล่าวว่าผลลัพธ์ในระยะแรกจากเทคโนโลยีแพลตฟอร์มนี้น่ายินดี

"การใช้ประโยชน์จากเทคนิคการแก้ไขยีนที่กำหนดไว้ การศึกษานี้ช่วยพัฒนาอนุภาคนาโนที่เคลือบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ไปสู่ระดับใหม่ และเปิดโอกาสใหม่ๆ สำหรับการส่งมอบยาเป้าหมายและการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์อื่นๆ" นายจางกล่าวสรุปบาคาร่า สมัครบาคาร่า