Nanoparticulele sunt folosite pentru a penetra bariera plămânului mucoase

Un studiu efectuat pe șoareci, a făcut un pas mare pentru a imbunatati tratamentul bolilor pulmonare.

Într-o zi, nanotehnologia poate oferi sistem de livrare gene terapeutice inhalatorii direcționate către pacienții care suferă de boli pulmonare pune viața în pericol. Cercetătorii poate au dezvoltat primul sistem de livrare a genei care pătrunde în mod eficient bariera mucoaselor căilor respiratorii permeabile umane dure în plămâni.

Cercetatorii de la Scoala de Medicina de la Universitatea Johns Hopkins, Facultatea de Chimie si Inginerie Biomolecular la Universitatea Johns Hopkins, Universitatea Federală din Rio de Janeiro (Brazilia), au dezvoltat un ADN care conține nanoparticule, care poate trece prin bariera de mucus care acoperă căile respiratorii ale țesutului pulmonar. Oamenii de știință spun că acest lucru demonstrează conceptul că, o zi, genele terapeutice pot fi livrate direct în plămâni într-o cantitate care este suficientă pentru tratamentul fibroza chistica, boala pulmonară obstructivă cronică, astm si alte boli pulmonare pune viața în pericol.

„Pentru a cunostintele noastre, acesta este primul sistem de livrare a genei biodegradabile, care trece în mod eficient prin bariera mucoaselor căilor respiratorii umane in plamani“, - a spus autorul studiului, Jung Soo Suk, PhD, inginer biomedicale și lector la Centrul de la Universitatea Johns Hopkins nanomedicinei-based. Raport privind lucrările publicate în Proceedings Oficial al Academiei Nationale de Stiinte.

bariera mucozală protejează împotriva pătrunderii luminii și / sau infecție cu materiale străine și bacterii. In inhalante pulmonare sanatosi de obicei capturat mucus cailor respiratorii, iar apoi eliminat din plamani prin intermediul cilia activitatea vibrației (tsily) in stomac, unde în cele din urmă este distrus. Jung Soo Suk a spus că, din păcate, acest lucru este un mecanism important de protecție previne, de asemenea, atingerea obiectivului lor de multe medicamente inhalatorii, inclusiv fonduri pentru baze de gene.

„Experimentele noastre cu mucus cailor respiratorii umane si animale mici - a adăugat Jung Su Suk - a fost dezvoltat ca un studiu care sa demonstreze ca plasarea corectivă sau substituție de gene sau de droguri într-un înveliș de nanoparticule biodegradabile, care sunt inhalate de către pacient și care poate penetra bariera mucozală , o zi, acesta poate fi utilizat pentru a trata boli pulmonare severe. " Mai mult decât atât, ca o singură doză poate funcționa, teoretic, timp de mai multe luni, pacientul poate experimenta mai putine efecte secundare ale medicamentelor pe care trebuie să fie luate cu regularitate pe perioade lungi de timp.

Jung Soo Suk a spus ca munca lor cu nanoparticule provenite din încercări nereușite de a livra medicamente pentru persoanele cu boli pulmonare. La pacientii cu fibroza chistica, de exemplu, există o acumulare de mucus în exces cauzată de deteriorarea transportului ciliar, rezultând în condiții ideale pentru dezvoltarea infecțiilor bacteriene cronice si inflamatie. Aceste procese patologice nu sunt numai degradeaza calitatea vietii pacientilor - si de multe ori pune pacientii in situatii de viata in pericol - dar, de asemenea, face mucusului cailor respiratorii este dificil permeabil la nanoparticule terapeutice inhalate.

Cele mai multe dintre medicamentele existente pentru infectia chistica lupta fibroza ajuta, dar nu rezolvă problema, boala de bază. Mai multe tipuri de medicamente recent aprobate, concepute pentru a influența cauza principala a fibroza chistica, necesita un tratament zilnic pe tot parcursul vieții lor, și poate fi utilă numai la un subgrup de pacienți cu anumite tipuri de mutatii. Cu toate acestea, Jung Soo Suk observă că acest studiu a demonstrat că livrarea de copii normale ale genei asociate cu fibroza chistica sau gene corective prin intermediul penetrant nanoparticule de mucus care contin ADN-ul, poate determina producția pe termen lung a proteinelor normale „funcționale“. Aceasta, în cele din urmă, poate fi un tratament eficient pentru pacientii pulmonare, indiferent de tipul de mutatie.

„Până în prezent, nimeni nu a putut da seama cum de a livra în mod eficient genele in plamani“, - spune Jung Soo Suk, menționând că experimente cu virus inactivat pentru a transporta ei au fost ineficiente și costisitoare, și ar putea duce la apariția unor efecte secundare severe. În plus, organismul poate dezvolta rezistenta la astfel de sisteme de eliberare pe bază de viruși, ceea ce face ca mecanismul de livrare controversat.

In plus, au fost testate extensiv multe sisteme non-virale, sintetice. Cu toate acestea, studiile anterioare au aratat ca majoritatea nanoparticulelor care contin ADN non-virale au o sarcină pozitivă, ceea ce le face să se lege la încărcat negativ medii biologice - în acest caz, cu mucus care acopera caile respiratorii. Cu alte cuvinte, nanoparticule convenționale este prea lipicios, pentru a evita interacțiunile negative pe drumul spre celulele țintă. In plus, aceste particule tind să fie grupate rapid în condiții fiziologice, ceea ce le face prea mari pentru a penetra prin ochiurile mucusului tractului respirator.

In dezvoltarea sa oamenii de știință au creat o metodă simplă pentru un strat dens de nanoparticule polimerice neadeziv numit PEG, care neutralizează încărcătura și creează suprafața neadeziv. Ei au aratat ca aceste nanoparticule păstrează dimensiunea lor într-un mediu fiziologic și pot pătrunde rapid mucusului tractului respirator, recent colectate de la pacienti participa la Johns Hopkins Adult Fibroza chistica Programul programul sub conducerea lui Michael Boyle, co-autor al articolului. Oamenii de stiinta, de asemenea, au făcut întregul sistem de livrare este biodegradabil, deci nu se va acumula în interiorul corpului.

Pentru a verifica dacă sistemul asigură un transfer eficient de gene în plămânii animalelor, cercetatorii umplut gena nanoparticule care produce proteine ​​luminoase generatoare imediat după intrarea celulelor țintă. Cercetătorii au arătat că inhalarea penetrant nanoparticule de mucus pentru a furniza rezultate genelor într-o largă răspândire de proteine ​​la niveluri care depășesc aurul platformele virali standard, inclusiv testat clinic sistem. În plus, acestea au aratat ca tratamentul, „lumină“, ușoară până la patru luni după o singură injecție.

„Cu o singură injecție puteți obține expresia genelor - care este, producerea de proteine ​​terapeutice - timp de mai multe luni, „- Jung Soo Suk a spus, adaugand ca nanoparticule nu par să arate orice efecte secundare, cum ar fi o creștere a pneumoniei.

Jung Soo Suk si colegii sai avertizează că aveți nevoie pentru a petrece mai mult testarea pe animale pentru a confirma și pentru a îmbunătăți rezultatele cercetării lor, și că tratamentul bolilor umane, chiar și la o distanță de mai mulți ani.