14 فوریه 2025- محققانETH ، یک سوئیچ ژنی جدید ایجاد کرده ‌اند که می ‌تواند با استفاده از چسب پوستی نیتروگلیسیرین که اکنون در بازار موجود است، فعال شود. محققان قصد دارند که در آینده از این نوع سوئیچ ها برای راه اندازی سلول درمانی برای بیماری های متابولیک مختلف استفاده کنند.

بدن، متابولیسم خود را به طور دقیق و پیوسته تنظیم می کند، به عنوان مثال، سلول های تخصصی در لوزالمعده به طور مداوم بر میزان قند خون نظارت می کنند. هنگامی که سطح قند خون بعد از غذا افزایش می یابد، بدن آبشاری از سیگنال ها را به حرکت در می آورد تا دوباره آن را پایین آورد.

در افرادی که از دیابت رنج می برند، این مکانیسم تنظیمی دیگر دقیقاً آنطور که باید کار نمی کند. بنابراین، قند خون افراد مبتلا به این بیماری، افزایش می یابد. آنها باید سطح قند خون خود را اندازه گیری کرده و برای تنظیم آن انسولین دریافت کنند. این یک رویکرد نسبتاً غیردقیق در مقایسه با مکانیسم خود بدن است.

تجهیز سلول ها به عملکردهای ویژه

پرفسور مارتین فوسنگر، ​​استاد بیوتکنولوژی و مهندسی زیستی در بخش علوم و مهندسی بیوسیستم ETH زوریخ در بازل، با در نظر گرفتن وضعیت فوق، مدتی است که بر روی سلول درمانی کار می کند. او امیدوار است که این درمان‌ ها به بیماری ‌های متابولیک مانند دیابت اجازه دهند که به صورت جداگانه و دقیق کنترل یا حتی درمان شوند.

اما این سلول درمانی ها چگونه کار می کنند؟ ابتدا، محققان سلول های انسانی را با وارد کردن شبکه ای از ژن ها به ژنوم سلول اصلاح می کنند که به سلول ها توانایی های خاصی می دهد. این سلول ها برای مثال در زیر پوست کاشته می شوند و شبکه توسط یک محرک خارجی خاص فعال می شود.

یک سوئیچ مناسب، کلید کار است

برای این منظور، محققان انواع مختلفی از سوئیچ ها را در سال های اخیر توسعه داده اند. برخی را می توان با برق کنترل کرد، برخی دیگر با نور، و یکی حتی با استفاده از موسیقی توسط گروه راک بریتانیایی کوئین.

تیم پرفسور فوسنگر در بازل، اکنون نوع دیگری از این کلیدها را توسعه داده ‌اند که آن را در مجلهNature Biomedical Engineering  معرفی کردند.

پرفسور فوسنگر می گوید: برای من این راه حل بهترین سوئیچ ژنی است که من و تیمم تاکنون ساخته ایم. دلیل آن این است که این سوئیچ را می توان با استفاده از ماده ی فعال قدیمی نیتروگلیسیرین فعال کرد و روش استفاده از آن چسباندن یک چسب به پوست می باشد که بسیار ساده است. چسب های نیتروگلیسیرین در حال حاضر برای خرید در اندازه های مختلف در هر داروخانه ای موجود هستند.

نیتروگلیسیرین به سرعت از پچ به داخل پوست پخش می شود و در آنجا با ایمپلنتی مواجه می شود که حاوی سلول های تغییر یافته ی کلیه ی انسان است.

 شبکه ای که توسط نیتریک اکسید فعال می شود

این سلول ها به طور خاص نیتروگلیسیرین را قبل از رسیدن به خون، جذب می کنند و با کمک یک آنزیم داخلی آن را به اکسید نیتریک (NO)، یک مولکول سیگنال دهنده طبیعی تبدیل می کنند. در بدن،NO  به طور معمول باعث گشاد شدن عروق خونی می شود که منجر به افزایش جریان خون می گردد. در عرض چند ثانیه تجزیه می شود و بنابراین فقط یک ناحیه بسیار موضعی را تحت تأثیر قرار می دهد.

سلول‌های کاشته ‌شده طوری اصلاح شده اند که NO تولید شده توسط آنها باعث تولید و انتشار پیام ‌رسان شیمیایی GLP-1 می ‌شود که به نوبه خود باعث افزایش ترشح انسولین توسط سلول‌های بتا پانکراس می ‌گردد و در نتیجه سطح قند خون را تنظیم می‌کند.GLP-1 ، همچنین باعث ایجاد احساس سیری می شود و در نتیجه مصرف غذا را کاهش می دهد.

سوئیچ جدید، منحصراً از ترکیبات انسانی ساخته شده است، یعنی هیچ جزئی از گونه‌های دیگر حیوانی در آن بکار نرفته است. پرفسور فوسنگر می گوید: «این یک ویژگی جدید و پیشگامانه است، زیرا اجزای گرفته شده از گونه های دیگر، همیشه خطر تحریک کاذب، تداخل در فرآیندهای خود بدن یا واکنش های ایمنی وجود را دارند. در اینجا، ما می توانیم از عدم بروز این واکنش ها مطمئن باشیم».

یک زرادخانه کامل از سوئیچ ها

متخصصان در ETH در 20 سال گذشته، سوئیچ های مختلف ژنی را توسعه داده است که برخی از آنها به محرک های فیزیکی مانند جریان، امواج صوتی یا نور پاسخ می دهند. سوال این است که کدام نوع شانس بیشتری برای اجرا در آینده دارد؟

پرفسور فوسنگر می گوید: محرک های فیزیکی جالب هستند زیرا ما نیازی به استفاده از مولکول هایی نداریم که در فرآیندهای خود بدن اختلال ایجاد می کنند. سیگنال ‌های الکتریکی برای کنترل سوئیچ ‌ها و شبکه‌ های ژنی با استفاده از وسایل الکترونیکی قابل حمل مانند گوشی‌ های هوشمند یا ساعت ‌های هوشمند ایجاد می شوند و پس از آن می‌ توان هوش مصنوعی را نیز در این فرآیند داخل کرد.

او افزود: «بنابراین من فکر می ‌کنم سلول ‌درمانی‌های الکتروژنتیکی بهترین شانس را برای اجرا دارند. از منظر سوئیچ‌های شیمیایی، راه‌ حل جدید از نظر من در موقعیت برتر قرار دارد. با این حال، توسعه ی بیشتر این نوع سلول درمانی بر اساس سوئیچ های ژنی یک فرآیند پیچیده و طولانی مدت است. از توسعه یک نوع سلول درمانی تا بلوغ آن و ورود به بازار، نه تنها چندین دهه طول می کشد، بلکه به کارکنان زیاد و منابع کافی نیز نیاز دارد، و متاسفانه هیچ میانبری وجود ندارد».

تا به حال، کار پرفسور فوسنگر عمدتاً بر روی سلول ‌درمانی برای دیابت متمرکز بوده است، که یکی از شایع ‌ترین بیماری‌های متابولیک در جهان است که 1 نفر از هر 10 نفر را مبتلا می ‌کند.

پرفسور فوسنگر، می گوید: این همان بیماری مدلی است که ما با آن کار می کنیم. با این حال، اساساً، امکان توسعه سلول درمانی برای سایر بیماری های متابولیک، خودایمنی یا حتی نورودژنراتیو - در اصل، برای هر چیزی که نیاز به تنظیم پویا دارد- نیز وجود دارد.

به گفته ی پرفسور فوسنگر، ​​بسیاری از داروها مانند چکشی هستند که برای ضربه زدن کورکورانه به یک مشکل استفاده می شوند. از طرف دیگر سلول درمانی مشکل را به روشی مشابه با بدن حل می کند.

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2025-02-gene-simple-skin-patch-diabetes.html