اختلال در انتقال مؤثر mRNA و سایر ترکیبات ژنی به مغز به دلیل موانعی مانند سد خونی-مغزی (BBB)، یکی از چالش‌های بنیادین درمان بیماری‌های عصبی و نورودژنراتیو است. این مقاله با طراحی سامانه غربالگری پرسرعت برای شناسایی نانوذرات لیپیدی یونیزه‌شونده (LNPs) بهینه‌شده جهت رساندن mRNA و DNA به مغز، گام بلندی در توسعه درمان‌های ژنی برداشته است.

در این مطالعه، کتابخانه‌ای متنوع از LNPها با انواع مختلف لیپیدهای کمکی DOPE ، DSPC،  DOTAPو نسبت‌های مولی گوناگون ساخته شد. هر LNP حاوی یک بارکد  DNA خاص بود که پس از تزریق به موش‌ها، توسط توالی‌یابی نسل جدید (NGS) ردیابی و شناسایی شد. غربالگری بارکد، کارآمدترین فرمولاسیون‌ها را برای انتقال به مغز یافت و سپس کارایی این LNPها در ترانسفکشن سلول‌های عصبی رده اولیه و مدل‌های حیوانی مورد سنجش قرار گرفت. کتابخانه ۱۸‌تایی فرمولاسیون LNP با روش میکروفلوئیدیک ساخته شد که اندازه ذرات ۷۵ تا ۱۷۰ نانومتر و بار سطحی بهینه را نشان داد LNP.های مبتنی بر DOPE بیشترین انتقال به مغز و کارایی در ترانسفکشن سلول‌های عصبی را داشتند؛ DOTAP  گزینه دوم و DSPC )مورد استفاده در واکسن mRNA کووید ۱۹( عملکرد ضعیف‌تری نشان داد. نوع و نسبت لیپید کمکی تعیین‌کننده خاصیت هدفمندی و ظرفیت عبور از BBB بود. فرمولاسیون منتخب (LNP4) با درصد بالای DOPE، موفق شد بیان ژنی لوسیفراز را پس از تزریق وریدی در مغز موش‌ها ایجاد کند.

این سامانه غربالگری چندمرحله‌ای باعث شد LNPهای هدفمند، با انتقال موفق بارکد DNA و mRNA به مغز غربال شوند و مسیر توسعه سامانه‌های دارورسانی mRNA برای درمان‌های CNS ساده‌تر و سریع‌تر گردد. تست‌های نفوذپذیری سلول اندوتلیال مغزی تایید کردند که LNP بهینه توان عبور از سد خونی-مغزی و انتقال mRNA به نورون را دارد.

نسبت بالای DOPE و کاهش کلسترول، مشخصا کارایی عبور از اندوزوم و ترجمه ژن را تقویت کرد؛ نتایج نشان دادند که کدگذاری بوسیله بارکد DNA برای غربالگری مستقیم in vivo نسبت به روش‌های بر پایه رنگ fluorescent زیان‌های کمتری داشته و تفسیر دقیق‌تر را فراهم آورده. جایگزینی لیپید یونیزه‌شونده با گزینه‌های تاییدشده SM-102) FDA ،(ALC-0315  کارایی ترانسفکشن را افزایش نداد و نشان داد که فرمولاسیون بهینه اهمیت بیشتری نسبت به تاییدیه بالینی اولیه دارد.

در بخش ارزیابی ایمنی و کاربرد درمانی، مطالعات رفتاری و بیوشیمیایی هیچ‌گونه سمیت عصبی یا کبدی برای LNP منتخب را نشان نداد؛ موش‌ها پس از دریافت فرمولاسیون، کاهش کوتاه‌مدت فعالیت حرکتی را داشتند که ظرف ۲۴ ساعت رفع شد.

این مطالعه اثبات می‌کند که استراتژی غربالگری ترکیبی in vivo/in vitro مبتنی بر بارکد DNA، روشی قدرتمند و سریع برای شناسایی فرمولاسیون‌های بهینه LNP جهت رساندن اسیدهای نوکلئیک به مغز است و فرمولاسیون برتر شناسایی‌شده LNP4 با پایه DOPE پلتفرم امیدوارکننده‌ای برای توسعه درمان‌های ژنی غیرتهاجمی و سیستمیک برای طیف وسیعی از بیماری‌های سیستم عصبی مرکزی (CNS) فراهم می‌کند.

نویسنده: سیده مبینا پورمرورفرد

مرجع

https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2025.126278

روند سنتز نانوذرات لیپیدی و غربالگری بارکد DNA برای شناسایی فرمولاسیون‌های بهینه جهت انتقال به مغز

نتایج تصویربرداری و نمودار کمی نشان‌دهنده موفقیت انتقال mRNA با نانوذره منتخب به بافت مغز و بیان ژن حاصل در مدل حیوانی است.