یک استراتژی نویدبخش برای کمک به تسریع بهبود استخوانهای شکسته

24فوریه 2020 - محققان بمنظور بهبود چگونگی ترمیم استخوانهای شکسته در مبتلایان به دیابت، تحقیقاتی را برای توسعه ی یک درمان خوراکی مقرون به صرفه با استفاده از پلت فرم تولید دارو در گیاه، انجام دادند.

مبتلایان به دیابت بیشتر از جمعیت عمومی در معرض خطر شکستگی استخوان قرار دارند و چنانچه دچار شکستگی استخوان شوند، ترمیم آن مدت زمان بیشتری بطول می انجامد.

در شماره ماه مارس مجله ی Biomaterials، دکتر هنری دانیل یا همکاری دکتر یانگ و گروهی از محققان در دانشکده دندانپزشکی دانشگاهPenn ، یافته های امیدوارکننده ای از یک مدل حیوانی به اشتراک می گذارند که در آن یک داروی پروتئینی ساخته شده با استفاده از یک گیاه، باعث تسریع ترمیم شکستگی استخوان می شود. در این تحقیق که از پروتئین فاکتور رشد شبه انسولینی 1 (IGF-1) استفاده شد، این داروی خوراکی و پایدار که با استفاده از گیاه کاهو تولید شده است، می تواند رشد سلول های سازنده ی استخوان را تحریک و بازسازی استخوان را تقویت کند.

دکتر دانیل، نویسنده ی مسئول این مقاله، می گوید: شگفت انگیز است که چگونه یک پروتئین بر بهبود شکستگی تأثیر می گذارد. دارویی که در حال حاضر برای بیماران دیابتی که دچار شکستگی استخوان می شوند، تجویز می گردد، نیاز به تزریق های مکرر و ویزیت های بیمارستانی دارد و در نتیجه مطابقت بیمار با آن کم است. در این تحقیق ما یک داروی خوراکی که تنها لازم است یک بار در روز مصرف شود، را تولید نمودیم که ترمیم شکستگی را بشدت تسریع می کند.

دکتر یانگ، نویسنده همکار این مقاله گفت: ترمیم شکستگی یک مسئله ی بهداشتی قابل توجه است، به خصوص برای بیماران مبتلا به دیابت. خطر شکستگی استخوان در میان این بیماران بالا است و سرعت ترمیم شکستگی پایین است که یک چالش درمانی محسوب می شود. تحویل این IGF-1 انسانی جدید با خوردن قرص بدست آمده از برگ کاهو آسان است و گزینه ای جذاب برای بیماران می باشد. این مطالعه گزینه ی درمانی جدید و ایده آلی را برای شکستگی استخوان و سایر بیماریهای اسکلتی عضلانی در افراد دیابتی ارائه نمود.

در این مطالعه از پلت فرم تولید داروهای گیاهی استفاده شده است، که دکتر دانیل طی سالهای متمادی تحقیق، آن را ابداع نموده است. در این روش ژن کد کننده ی پروتئین مورد نظر را وارد سلولهای گیاهی می کنند و سلول را وادار به بیان این ژن می کنند و در نهایت این پروتئین در برگهای گیاه تولید می گردد. برگها جمع آوری شده و برای تهیه ی یک داروی خوراکی استفاده می شوند.

در این مورد، هدف جدید IGF-1 بود، پروتئینی که برای سلامت استخوان ها و ماهیچه ها مهم است. سطح پایین تر IGF-1 در خون با افزایش خطر شکستگی استخوان همراه است.

محققان بر اساس تحقیقات قبلی خود بر روی دیستروفی عضلانی كه با همکاری دکتر الیزابت بارتون، عضو سابق هیئت علمی دانشکده ی دندانپزشکی پن انجام شد، به این نتیجه رسیدند كه یك فرم خاص ازIGF ، که پیش ساز این پروتئین است شامل یك جزء جداگانه بنام پپتید e-می باشد، که به احتمال زیاد برای تحریک بازسازی بهتر از" IGF-1بالغ" که فاقد پپتیدe- است، عمل می کند. IGF1 فعلی که در کلینیک مورد استفاده قرار می گیرد، نه تنها فاقد پپتید e- است بلکه گلیکوزیله شده، که فعالیت این پپتید را کاهش می دهد.

این تیم از روش دکتر دانیل برای بیان بسیار زیاد نسخه ی انسانی IGF-1 در برگهای گیاهی استفاده کرد. دکتر دانیل ژن مقاومت آنتی بیوتیکی را برای انتخاب گیاهی که پروتئین مورد نظر را تولید کند، حذف کرد. این یک گام بسیار مهم برای آماده سازی یک روش درمانی برای استفاده بالینی است. آنها پروتئین پیش ساز IGF-1 را با پروتئین دیگری به نامCTB ، جفت كردند كه به عبور پروتئین مورد نظر از دستگاه گوارش به جریان خون کمک می كند.

پس از رشد کاهوی تراریخته[1]، محققان برگهای کاهو را تحت روش انجماد خشک، قرار داده و آنها را پودر کردند تا این محصول تقریباً برای سه سال در قفسه پایدار(shelf-stable) باقی بماند.

دکتر دانیل می گوید: اساس انجام این پروژه ها، مقرون به صرفه نمودن هزینه ی دارو و مصرف راحت آن در خانه بود.

محققان نشان دادند که درمان سلولهای موش و سلولهای انسانی با این داروی مشتق از گیاه، باعث رشد و تمایز انواع مختلفی از سلولها از جمله سلولهای بافت دهان و استئوبلاست یا سلولهای سازنده ی استخوان و یا تقسیم آنها برای تبدیل به انواع مختلفی از سلولها می شود.

در مرحله ی بعدی بررسی فعالیت این دارو در مدل های حیوانی، محققان در ابتدا نشان دادند كه تغذیه موش ها با این محصول گیاهی، باعث افزایش سطح IGF-1 در آنها شد و سرانجام، تغذیه ی یک مدل موش دیابتی با این محصول باعث افزایش حجم، تراکم و مساحت استخوان گردید، که علائمی از روند بهبودی قوی تر هستند.

دکتر دانیل می گوید: ما امیدواریم که برای پیشرفت این کار یک شریک تجاری بیابیم زیرا تعداد زیادی از افراد مبتلا به دیابت وجود دارند، که می توانند از چنین درمانی بهره مند شوند.

در تحقیقات آتی، محققان امیدوارند کهIGF-1  تولید شده درون سلولهای گیاهی، در سطح بالینی، نه تنها برای بهبود شکستگی استخوان بلکه برای سایر مشکلات اسکلتی عضلانی و از جمله پوکی استخوان و بازسازی استخوان به دنبال سرطان مورد استفاده قرار گیرد.

منبع:

Biomaterials, 2020; 233: 119591 DOI: 10.1016/j.biomaterials.2019.119591

www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200224133835.htm