العلاج الجيني المستحث بالضوء يعطل الميتوكوندريا في الخلايا السرطانية

سلط الباحثون الضوء على عملية تدمير مصادر الطاقة (الميتوكوندريا) في الخلايا السرطانية بهدف تحفيز موتها على نطاق واسع. وفي دراسة جديدة، جمع العلماء بين استراتيجيات لتقديم علاج جيني يعطل الطاقة باستخدام جسيمات نانوية تم تصنيعها للتركيز فقط على الخلايا السرطانية. وقد أظهرت التجارب أن العلاج المستهدف فعال في تقليص أورام الدماغ الدبقية وأورام سرطان الثدي العدوانية في الفئران.

علاج جيني لتعطيل الميتوكوندريا في الخلايا السرطانية

تمكن فريق الدراسة من التغلب على تحدي كبير يتمثل في تفكيك الهياكل الموجودة داخل مراكز الطاقة الخلوية، والتي تسمى الميتوكوندريا. باستخدام تقنية تحفز التيارات الكهربائية المنشطة بالضوء داخل الخلية. وأطلقوا على هذه التقنية اسم mLumiOpto.

قام الباحثون بتعطيل الغشاء، مما يؤدي إلى منع الميتوكوندريا من العمل بشكل وظيفي لإنتاج الطاقة أو العمل كمركز للإشارات. وهذا يتسبب في موت الخلايا المبرمج متبوعًا بتلف الحمض النووي. وقد أظهرت الأبحاث أن هاتين الآليتين مفيدتان في القضاء على الخلايا السرطانية.

قد يهمك: إمكانية إعادة تأهيل أجهزة تنظيم ضربات القلب القديمة

اقرأ أيضًا: تأثير شرب القهوة يوميًا على بكتيريا الأمعاء

آلية تعطيل خلايا الميتوكوندريا

الميتوكوندريا هي المنتج الأساسي للطاقة التي تغذي وظائف الخلايا. لذلك فقد تم اسنخدامها كهدف علاجي جذاب لمكافحة السرطان لسنوات. ولكن غشاءها الداخلي غير القابل للنفاذ يعقّد هذه الجهود. وقد نجح مختبر تشو في فك الشفرة قبل خمس سنوات من خلال اكتشاف كيفية استغلال ضعف الغشاء الداخلي ـ وهو الفارق في الشحنة الكهربائية الذي يحافظ على سلامة بنيته ويحافظ على وظائفه على المسار الصحيح.

استندت الأبحاث السابقة في مختبر تشو إلى إمكانية تعطيل الغشاء الداخلي للميتوكوندريا بواسطة بروتين ينشئ تيارات كهربائية. وقد قام الفريق بتنشيط هذا البروتين باستخدام تقنية الليزر. في هذا العمل الجديد، طور الفريق مصدرًا داخليًا للضوء، مما يمثل خطوة مهمة لترجمة هذه التقنية للاستخدام السريري.

تتضمن الاستراتيجية توصيل معلومات جينية تتعلق بنوعين من الجزيئات:

• بروتين حساس للضوء يسمى بـ (CoChR) يمكنه توليد تيارات مشحونة إيجابيًا.
• إنزيم ضوئي يتم إنتاجه وتعبئته في جسيم فيروسي معدّل، يتم توصيله إلى الخلايا السرطانية.

عند حقن مادة كيميائية معينة، يتم تنشيط CoChR، مما يؤدي إلى انهيار الميتوكوندريا في الخلايا السرطانية. ويكمن الجزء الآخر من العلاج في التأكد من عدم تأثير العلاج على الخلايا الطبيعية. لذلك، يقوم الباحثون في هذه الدراسة بتحسين نظام التوصيل باستخدام فيروس غدي مرتبط بالخلايا (AAV) مصمم لحمل الجينات وتعزيز التعبير عنها لأغراض علاجية. وقد تم تصميم هذا الفيروس ليكون أكثر فعالية في استهداف الخلايا السرطانية.

وقد عمل الفريق على تحسين النظام لتعزيز قدرته على علاج السرطان من خلال إضافة بروتين محفز لزيادة التعبير عن مستقبلات CoChR والإنزيم الحيوي في الخلايا السرطانية فقط. كما قام الباحثون بتصنيع الفيروس باستخدام خلايا بشرية تحتوي على الفيروس المحمل بالجينات داخل حامل نانوي طبيعي يشبه الحويصلات خارج الخلية والتي تنتشر في الدم البشري والسوائل البيولوجية.

وأخيرا، قام الباحثون بتطوير جسم مضاد وحيد النسيلة وربطوه بجسيم التوصيل. وهو مصمم للبحث عن مستقبلات على أسطح الخلايا السرطانية. وبالتالي توصيل الجينات العلاجية بدقة. هذا الجسم المضاد يعزز فعالية العلاج من خلال تحفيز استجابة مناعية ضد الخلايا السرطانية.

نتائج الدراسة

أظهرت التجارب على نماذج الفئران أن العلاج الجيني قلل بشكل كبير من حجم الأورام في نوعين من السرطانات صعبة العلاج، وهما سرطان الدماغ (ورم أرومي دبقي) وسرطان الثدي الثلاثي السلبي. بالإضافة إلى تقليص حجم الأورام، كما أدى العلاج أيضًا إلى زيادة عمر الفئران المصابة. كما أكدت دراسات التصوير الحيواني أن تأثير العلاج كان متركزًا على أنسجة السرطان فقط، دون التأثير على الأنسجة الطبيعية.

تشير النتائج أيضًا إلى أن ربط الأجسام المضادة ذو فائدة إضافية تتمثل في تحفيز استجابة مناعية ضد الخلايا السرطانية.