پژوهش ارائه‌شده توسط محققان پژوهشگاه رویان نشان می‌دهد ایجاد الگوهای بسیار ریز روی سطح هیدروژل‌های زیست‌سازگار می‌تواند کارایی انتقال ژن به سلول‌های بنیادی پالپ دندان انسان را تا حدود شش برابر افزایش دهد؛ روشی که بدون نیاز به افزایش میزان مواد انتقال‌دهنده ژن، می‌تواند راهی ساده‌تر برای بهبود ترانسفکشن غیرویروسی باشد.
به گزارش دیده‌بان علم ایران، انتقال ژن به سلول‌ها یکی از رویکردهای مورد توجه در حوزه ژن‌درمانی و پزشکی بازساختی است. با وجود مزایای روش‌های غیرویروسی، پایین بودن میزان ورود ماده ژنتیکی به سلول همچنان یکی از چالش‌های مهم این فناوری به شمار می‌رود.
بسیاری از روش‌های متداول برای افزایش کارایی انتقال ژن، بر تغییر شیمیایی حامل‌های انتقال ژن یا افزایش میزان محموله ژنتیکی متمرکز هستند؛ اقداماتی که ممکن است در کنار افزایش کارایی، سمیت سلولی را نیز افزایش دهند.
در پژوهش ارائه‌شده توسط محدثه مسائلی و همکاران در پژوهشگاه رویان با عنوان «بررسی تأثیر الگوها در مقیاس میکرو بر کارایی انتقال ژن به سلول‌های بنیادی پالپ دندان»، راهکاری متفاوت برای حل این مشکل بررسی شده است: تغییر توپوگرافی سطح در مقیاس میکرو.
سطح هیدروژل چگونه به انتقال ژن کمک می‌کند؟
پژوهشگران در این مطالعه از هیدروژل‌های آلژینات استفاده کردند؛ ماده‌ای زیست‌سازگار که به دلیل ساختار آب‌دوست و ویژگی‌های مناسب، در تحقیقات مربوط به مهندسی بافت و پزشکی بازساختی کاربرد دارد.
روی سطح این هیدروژل‌ها، با استفاده از روش چاپ میکروتماسی (Micro-contact Printing)، الگوهایی با ابعاد میکرومتری ایجاد شد.
این الگوها در دو شکل اصلی الگوهای خطی یا گریتینگ و الگوهای دایره‌ای طراحی شدند.
هدف این بود که مشخص شود آیا تغییر شکل و معماری سطح می‌تواند رفتار سلول‌ها و در نتیجه میزان دریافت ماده ژنتیکی توسط آنها را تغییر دهد یا خیر.
در مرحله بعد، سلول‌های بنیادی پالپ دندان انسان (hDPSCs) روی این بسترهای الگودار قرار گرفتند.
بررسی سلول‌ها با رنگ‌آمیزی‌های اختصاصی نشان داد که الگوهای ایجادشده روی سطح هیدروژل می‌توانندشکل سلول‌ها، جهت‌گیری هسته و سازمان‌یافتگی اسکلت اکتینی را تحت تأثیر قرار دهند.
به بیان ساده‌تر، سلول‌ها خود را با معماری میکروسکوپی سطح تطبیق دادند و شکل و جهت‌گیری آنها تغییر کرد. اما نکته مهم‌تر این بود که این تغییر در معماری سطح، با تغییر در کارایی انتقال ژن نیز همراه شد. برای انتقال ژن از پلاسمید حاوی ژن EGFP و یک ماده انتقال‌دهنده لیپیدی موسوم به Lipofectamine LTX استفاده شد.
در گروه کنترل که فاقد الگوی سطحی بود، کارایی ترانسفکشن حدود ۱۰ تا ۱۸ درصد گزارش شد. اما زمانی که سلول‌ها روی سطوح الگودار قرار گرفتند، میزان انتقال ژن به شکل چشمگیری افزایش یافت.
در الگوهای خطی، کارایی ترانسفکشن به حدود **۶۷ درصد** رسید و در الگوهای دایره‌ای نیز این میزان حدود **۵۹ درصد** بود.
به این ترتیب، استفاده از الگوهای میکروسکوپی سطحی توانست کارایی انتقال ژن را در مقایسه با شرایط بدون الگو، **چند برابر افزایش دهد**.
چرا این یافته اهمیت دارد؟
اهمیت این پژوهش در آن است که افزایش کارایی انتقال ژن، نه با افزایش میزان ماده ژنتیکی یا تغییر اساسی در ترکیب حامل، بلکه با مهندسی فیزیکی سطحی که سلول روی آن قرار می‌گیرد به دست آمده است.
این موضوع می‌تواند اهمیت ویژه‌ای در طراحی بسترهای مورد استفاده در مهندسی بافت، پزشکی بازساختی و ژن‌درمانی غیرویروسی داشته باشد.
به گفته پژوهشگران، ایجاد الگوهای میکروسکوپی روی سطح هیدروژل می‌تواند یک راهبرد نسبتاً ساده برای کنترل رفتار سلول و افزایش کارایی انتقال ژن باشد.
نتایج این مطالعه نشان می‌دهد محیط فیزیکی اطراف سلول فقط یک بستر منفعل نیست، بلکه می‌تواند بر رفتار سلول و حتی عملکرد فرایندهای زیستی مانند انتقال ژن تأثیر بگذارد.
در این پژوهش، الگودهی خطی عملکرد بهتری نسبت به الگوی دایره‌ای داشت؛ موضوعی که نشان می‌دهد شکل و هندسه سطح نیز می‌تواند در میزان موفقیت انتقال ژن مؤثر باشد.
البته برای مشخص شدن امکان استفاده از این روش در کاربردهای درمانی، مطالعات بیشتری لازم است. نتایج حاصل از آزمایش‌های سلولی باید در مدل‌های پیچیده‌تر و در نهایت در مطالعات پیش‌بالینی و بالینی ارزیابی شود.
این یافته‌ها نشان می‌دهد که تغییر هوشمندانه شکل و الگوی سطح هیدروژل می‌تواند هم رفتار سلول‌ها را کنترل کند و هم کارایی انتقال ژن به آنها را افزایش دهد.
انتهای پیام
* نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند