Kardiyovasküler hastalıklar dünya çapında önde gelen ölüm nedeni olmaya devam ediyor. Ancak kalp yetmezliği tedavilerindeki gelişmeler, büyük ölçüde hücresel düzeyde tedavi sunmanın zorluğu nedeniyle duraklamıştı. Şimdi, UC Berkeley liderliğindeki bir araştırma ekibi, bu uygulama darboğazını çözmüş ve potansiyel olarak yeni, hayat kurtarıcı tedavilerin kapısını açmış olabilir.
Yeni yaklaşımlarının merkezinde, insan kalbinin 3 boyutlu mikro kaslarla donatılmış minyatür bir modelini sunan bir insan kardiyak mikrofizyolojik sistemi (MPS), yani "çip üzerinde kalp" yer alıyor. Bu tür cihazlar, canlı insan hücreleriyle kaplı mikroakışkan kanallardan oluşuyor. Araştırmacılar, sıvı akışını kontrol ederek kalbin fizyolojisinin bazı yönlerini taklit edebiliyorlar.
UC Berkeley, Gladstone Enstitüleri ve UCSF'den araştırmacılar, çip üzerindeki kalplerini kullanarak, yoğun kalp kasına nüfuz edebilen ve terapötik haberci RNA (mRNA) yükünü kalp kası hücrelerine (kardiyomiyositlere) etkili bir şekilde iletebilen bir lipit nanopartikülü (LNP) keşfetmeyi başardılar.
ENDOZOMDAN KAÇIŞ
Lipit nanopartiküller, COVID-19 aşılarında da kullanılan, terapötik ajanları kapsülleyen yağlardan oluşan küresel parçacıklardır. Ancak mRNA'nın kardiyomiyositlere başarıyla iletilmesi, endozomal kaçış adı verilen bir sürece bağlıdır; bu, uzun zamandır bir zorluk olarak görülüyordu. Terapötik ajanın etkili olabilmesi için, LNP'nin hücrenin ayırma istasyonu görevi gören endozomdan çıkıp sitoplazmaya girmesi gerekiyor.
Bu sorunu çözmek için araştırmacılar, asitle parçalanabilen yeni bir polietilen glikol kaplamalı lipit nanopartikülleri sentezlediler. Ardından, çip üzerinde kalplerini kullanarak, gen düzenleme tedavisini kardiyomiyositlere iletmek için en etkili versiyonu belirlemek üzere farklı yinelemeleri test ettiler.
HIZLI VE HAYVAN DOSTU
Daha sonra, aynı lipit nanopartiküllerini fare kalplerinde test ettiler ve benzer, olumlu sonuçlar elde ettiler. Çalışmanın eş baş araştırmacısı Kevin Healy'ye göre, araştırmacıların çip üzerinde organ yaklaşımı, bilim insanlarının canlı organizmalar üzerindeki test sonuçlarını daha doğru bir şekilde tahmin etmelerine ve mRNA kardiyak tedavilerindeki ilerlemeleri hızlandırmalarına olanak tanıyabilir. Healy, modelin mikro dokuların karmaşık 3D hücresel ortamlarını, petri kabında yetiştirilen basit 2D modellerden daha iyi taklit edebilmesi olduğunu vurguladı.
UC Berkeley'de biyomühendislik ve malzeme bilimi ve mühendisliği profesörü olan Healy, geliştirdikleri çerçevenin, bu tedavilerin güvenli bir şekilde uygulanması için etkili LNP'lerinin daha hızlı ve hayvan dostu bir şekilde tanımlanmasını sağladığını belirtti. Healy, kalp yetmezliği tedavileri ve gen düzeltme programlarını hızlandırarak çeviri süresini ve maliyetini azaltabileceklerini ekledi.
