نسل بعدی سیستم های دارو رسانی که برای اولین بار در واکسن های کرونا استفاده شدند

نانوذرات لیپیدی با نقش آفرینی درخشان در اولین واکسن های COVID-19 ، به دلیل توانایی خود در انتقال مواد ژنتیکی به داخل سلول ها مشهور شده اند. این ذرات در ازای اندازه ای بین 10 تا 100 نانومتر هستند. آنها بار نوکلئوتیدی خود را در یک پوسته ساخته شده از یک لایه لیپیدها حمل می کنند.

دانشمندان می توانند خواص نانوذرات مانند اندازه آن ، بار سطح ، نوع لیپیدها و انواع مولکول هایی را که سطح آن را میپوشانند، تغییر دهند تا به آن در ورود به سلول های خاص کمک کنند. اداره ی غذا و داروی آمریکا (FDA) اولین داروی مبتنی بر نانوذرات، پاتسیران را در سال 2018 تصویب کرد و از آن زمان ، ژن درمانی و زمینه های درمانی RNA توانایی روش های درمانی نانوذرات را پذیرفته اند.    

آزمایش کلاسیک در موش شروع می شود

بزرگترین چالش پیش روی داروهای نانوذرات نحوه آزمایش آنها است. به طور معمول ، دانشمندان کتابخانه های بزرگ داده از نانوذرات را به طور همزمان در موش ها به پایش می کنند، اما نانوذرات که در موش ها به خوبی کار می کند، لزوماً به همان روش در انسان کار نمی کنند. به همین دلیل است که برخلاف روش های کلاسیک کشف دارو و آزمایش نانوذرات در موش ها و سپس در نخستی ها، در انسان اغلب شکست می خورد.

نانوذرات آماده کشف

برای بهبود بکار بردن نانوذرات آزمایش شده از موش به انسان، جیمز دالمن، زیست مهندس نانوذرات لیپیدی در انستیتوی فناوری جورجیا ، و تیم وی یک ابزار غربالگری نانوذرات گونه آگنوستیک (SANDS) را طراحی کرد. نانوذرات آنها هر یک شامل یک توالی mRNA بود که یک آنتی بادی شتر VHH را رمزگذاری می کرد.

اگر سلول ها نانوذرات را در خود جای دهند ، این آنتی بادی را روی سطح خود بیان می کنند. هر نانوذره همچنین یک بارکد DNA را در خود جای داده است تا نانوذرات به صورت موفق شناسایی شوند.

یک هیبرید موش انسان کلید را در اختیار دارد

برای یافتن نانوذرات که شانس بکارگیری در انسان را دارند، دالمن و تیم وی موش هایی را ایجاد کردند که حاوی سلول های کبدی انسانی قراره گرفته بر روی کبد موش بودند. محققان با انجام غربالگری با توان بالا در این موش های هیبرید شده، مشخص کردند که کدام نانوذرات پیام mRNA خود را به سلول های کبد انسان یا موش در همان حیوان تحویل داده اند.

رساندن نانوذرات به سلول های انسان و موش یکسان نیست

برخی از نانوذرات که با موفقیت به سلول های انسانی وارده شده اند، توسط سلول های موش برداشت نشده اند، نشان می دهد که اگر دانشمندان نانوذرات را فقط در موش ها ارزیابی کنند ، ممکن است نانوذراتی را که در سلول های انسانی عملکرد خوبی دارند ، کنار بگذارند.

غربالگری در یک موش هیبرید، کشف نانوذرات را تسریع می کند

غربالگری نانوذرات در موش های هیبرید، جایگزین نیاز به آزمایش انتقال نانوذرات درنخستی ها یا انسان نمی شود. اما با شناسایی نانوذرات که در سلول های انسانی، به شکل درون تنی به خوبی کار می کنند، دانشمندان احتمالاً شانس شناسایی نانوذرات با بهترین عملکرد را در روش های شناسایی دارو را افزایش می دهند. این امر باعث کاهش تعداد نخستی های مورد نیاز برای آزمایش های پیش بالینی می شود و سرعت آن را افزایش می دهد که محققان می توانند نانوذرات محتمل خود را آزمایش کنند و باعث افزایش بکارگیری داروهای برپایه ی نانوذرات برای درمان بیماران شوند.