Наночастиците се използват за проникване през лигавицата бариера белия дроб

Проучване на мишки, направи голяма стъпка за подобряване на лечението на белодробни заболявания.

Един ден, нанотехнологията може да осигури инхалаторен доставяща система от целенасочени терапевтични гени на пациенти, които страдат от животозастрашаващи белодробни заболявания. Изследователите могат да са разработили първата система ген доставка, които ефективно прониква мукозната бариера пропускливи твърди човешки дихателните пътища в белите дробове.

Изследователи от Училището по медицина в Университета Джон Хопкинс, училище за химическа и биомолекулярен инженеринг в Университета Джон Хопкинс, Федералния университет на Рио де Жанейро (Бразилия), са разработили наночастици, съдържащи ДНК, която може да премине през слуз бариера, която обхваща провеждане на дихателните пътища на белодробната тъкан. Учените казват, че това се окаже концепцията, че един ден терапевтични гени може да бъде доставен директно в белите дробове, в количество, което е достатъчно за лечение на кистозна фиброза, хронична обструктивна белодробна болест, астма и други животозастрашаващо заболяване на белите дробове.

"Доколкото ни е известно, това е първият биоразградими система на доставяне на ген, който ефективно преминава през мукозната бариера на човешките дихателните пътища в белите дробове," - каза авторът на проучването Jung Soo Сук, д-р, биомедицински инженер и преподавател в Центъра за Наномедицина базирани Johns Hopkins University. Доклад относно дейността публикувано в списание Бюлетин на Националната академия на науките.

Мукозната бариера предпазва от проникване на светлина и / или инфекция с чужди материали и бактерии. В здрави белодробни инхаланти обикновено заловен на дихателните пътища слуз, и след това се отделя от белите дробове с помощта на вибрационната активност на ресничките (tsily) в стомаха, където евентуално е унищожен. Jung Soo Сук заяви, че, за съжаление, това е важен защитен механизъм също позволява да се постигне целта си много инхалаторни лекарства, включително и средства за ген основа.

"Нашите експерименти с слуз човешки дихателните пътища и малки животни - добавят Jung Су Сук - това е разработен като проучване демонстрира, че поставянето коригиращи или заместване на гени или лекарства в обвивка от биоразградими наночастици, които се вдишват от пациента и които могат да проникнат мукозната бариера един ден, може да се използва за лечение на тежки белодробни заболявания. " Освен това, като еднократна доза на теория може да работи в продължение на няколко месеца, пациентът може да изпита по-малко странични ефекти от лекарства, които трябва да се вземат редовно в продължение на дълги периоди от време.

Jung Soo Сук заяви, че работата им с наночастици, отгледани от неуспешни опити да достави лекарства за хора с белодробни заболявания. При пациенти с кистозна фиброза, например, има натрупване на излишък слуз, причинени от влошаване на цилиарния транспорт, в резултат на идеални условия за развитието на хронични бактериални инфекции и възпаления. Тези патологични процеси са не само влошават качеството на живот на пациентите - и често поставя пациенти в животозастрашаващи ситуации - но също така прави слуз дихателните пътища е трудно пропусклив към инхалаторни терапевтични наночастици.

Повечето от съществуващите лекарства за муковисцидоза помощ инфекция битка, но не реши проблема, основното заболяване. Няколко наскоро одобрените лекарства, предназначени да повлияе на основната причина за кистозна фиброза, се нуждаят от ежедневно лечение през целия си живот, и могат да бъдат полезни само в подгрупа пациенти със специфични видове мутации. Въпреки това, Jung Soo Сук отбелязва, че това изследване показва, че доставянето на нормални копия на гена, свързан с кистозна фиброза или коригиращи гени чрез проникване на слуз наночастици, които съдържат ДНК, може да доведе до дългосрочно производство на нормални "функционални" протеини. Това, в крайна сметка може да бъде ефективно лечение за пациенти, белодробни, независимо от вида на мутация.

"Към днешна дата, никой не можеше да разбере как ефективно да достави гените в белите дробове," - казва Юнг Су Сук, отбелязвайки, че експерименти с инактивиран вирус да носят тях са неефективни и скъпи, и може да доведе до потенциални сериозни странични ефекти. Освен това, тялото може да развие резистентност към тези системи за доставка на базата на вируси, което прави механизма на доставка спорен.

В допълнение, много не-вирусни, синтетични системи са широко изследвани. Въпреки това, предишни изследвания са показали, че по-голямата част от не-вирусни ДНК-съдържащ наночастици имат положителен заряд, което ги кара да се свързват с отрицателно зареден биологични среди - в този случай, с слуз, че обхваща дихателните пътища. С други думи, конвенционални наночастици е прекалено лепкави, за да се избегнат нежелани взаимодействия по пътя си към целевите клетки. В допълнение, тези частици са склонни да бъдат групирани заедно бързо при физиологични условия, което ги прави твърде големи, за да проникнат през мрежата на слуз в дихателните пътища.

В своето развитие учени са създали един прост метод за плътна обвивка от наночастици без лепило полимерни нарича PEG, което неутрализира заряда и създава не-залепваща повърхност. Те показват, че тези наночастици запазват размера си във физиологична среда и могат бързо да проникнат слузта дихателни пътища, наскоро събрани от пациенти, които посещават програмата Johns Hopkins Възрастен Муковисцидоза програма под ръководството на Майкъл Бойл, съавтор на статията. Учените също така са направили цялата система доставка е биоразградим, така че няма да се натрупват в тялото.

За да се провери дали системата осигурява ефективен трансфер на гени в животински белите дробове, изследователи пълни наночастици ген, който произвежда светлина генериране протеини веднага след въвеждане на целевите клетки. Изследователи са показали, че вдишването на проникване на слуз наночастиците да достави гени резултати в широк обхват на протеин на нива, които надвишават златен стандарт невирусни платформи, включително клинично изпитани системата. В допълнение, те показаха, че лечението на лека, "леки" до четири месеца след една инжекция.

"С една инжекция можете да получите генната експресия - това е, производството на терапевтични протеини - за няколко месеца, "- Jung Soo Сук, добавяйки, че наночастиците не изглежда да покаже някакви странични ефекти като увеличаване на пневмония.

Jung Soo Сук и колегите му предупреждават, че трябва да прекарват повече тестване върху животни, за да се потвърди и подобряване на резултатите от своите изследвания, както и че лечението на болести при човека, дори на разстояние от много години.