Μοριακή πατέντα: Βακτήριο μετατράπηκε σε μικροσκοπική σύριγγα για φάρμακα

Τροποποιώντας τη μοριακή «σύριγγα» που χρησιμοποιούν ορισμένα βακτήρια για να επιτεθούν στα θύματά τους, μοριακοί βιολόγοι ανέπτυξαν ένα νέο υποψήφιο σύστημα για την τοπική χορήγηση φαρμάκων που κανονικά απαιτούν ενδοφλέβιες ενέσεις.

Η νέα τεχνική, η οποία παρουσιάζεται στο έγκριτο περιοδικό Nature, θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για τη χορήγηση θεραπειών που βασίζονται σε πρωτεϊνες, ευαίσθητα μόρια που δεν μπορούν να χορηγηθούν ως χάπια επειδή καταστρέφονται από τα οξέα του στομάχου.

Θα μπορούσε επίσης να αξιοποιηθεί σε γονιδιακές θεραπείες που βασίζονται το σύστημα CRISPR, ένα καινοτόμο μοριακό «ψαλίδι» που επιτρέπει παρεμβάσεις σε συγκεκριμένα γονίδια.

«Είναι εντυπωσιακό […] Πρόκειται για τεράστιο επίτευγμα» σχολίασε στον δικτυακό τόπο του Nature ο Φενγκ Ζιάνγκ, μικροβιολόγος της Κινεζικής Ακαδημίας Ιατρικών Επιστημών, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.

Πέρυσι, ο Ζιάνγκ και οι συνεργάτες του είχαν βρει τρόπο να εισάγουν πρωτεΐνες της επιλογής τους στη «σύριγγα» του βακτηρίου Photorhabdus asymbiotica (εικόνα πάνω, , το οποίο κανονικά χρησιμοποιεί αυτό το μοριακό εξάρτημα για να μεταφέρει τοξίνες στα έντομα που προσβάλλει.

To βακτήριο Photorhabdus asymbiotica χρησιμοποιεί ένα εξάρτημα σαν σύριγγα για να τρυπά την κυτταρική μεμβράνη των θυμάτων του (F. Zhang et al./Nature)

Στη νέα μελέτη, ερευνητές του MIT και του Χάρβαρντ αναφέρουν ότι τροποποίησαν τη μοριακή σύριγγα έτσι ώστε να αναγνωρίζει κύτταρα ποντικού και ανθρώπου, αντί για κύτταρα εντόμων. Κλειδί για αυτή την τροποποίηση ήταν το σύστημα τεχνητής νοημοσύνης AlphaFold, το οποίο μπορεί να μαντεύει το τρισδιάστατο σχήμα πρωτεϊνών από τη χημική σύνθεσή τους. Το σύστημα ουσιαστικά προέβλεψε πώς έπρεπε να τροποποιηθεί η άκρη της σύριγγας ώστε να συνδέεται σε κύτταρα θηλαστικών.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές γέμισαν τη σύριγγα με πρωτεϊνες, όπως ορισμένα τμήματα του συστήματος CRISPER καιώς και με τοξίνες που θα μπορούσαν να χρησιμοποιούν για την εξόντωση καρκινικών κυττάρων. Πράγματι, η σύριγγα μετέφερε τα μόρια αυτά σε καλλιεργημένα κύτταρα ποντικού και ανθρώπου.

Η τεχνική, λένε οι ερευνητές, θα μπορούσε θεωρητικά να χρησιμοποιηθεί για τη χορήγηση γονιδιακών θεραπειών CRISPR σε ιστούς που μέχρι σήμερα παραμένουν εντελώς απρόσιτοι.

Μέχρι σήμερα, οι κλινικές δοκιμές του CRISPR περιορίζονται στο ήπαρ, τα μάτια και τα κύτταρα του αίματος. Η νέα μέθοδος θα μπορούσε να επεκτείνει τις δοκιμές σε άλλα όργανα όπως οι νεφροί και ο εγκέφαλος.