علاج هشاشة العظام المحتملة يمنع الغضروف انهيار: المواد القابلة للحقن مكون من جسيمات النانو يمكن أن يحقق المخدرات التهاب المفاصل في جميع أنحاء الغضروف

في العمود الفقري, وهو مرض يسبب آلام المفاصل الحاد, يؤثر على أكثر من 20 مليون شخص في الولايات المتحدة. ويمكن لبعض العلاجات الدوائية تساعد على التخفيف من الألم, ولكن لا توجد العلاجات التي يمكن عكس أو إبطاء انهيار الغضروف المرتبطة بهذا المرض.

في سلفة التي يمكن أن تحسن الخيارات العلاجية المتاحة لهشاشة العظام, وقد صمم مهندسو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا المواد الجديدة التي يمكن أن إدارة المخدرات مباشرة في الغضروف. المواد يمكن ان تخترق عمق الغضروف, تقديم الأدوية التي يمكن أن تلتئم الأنسجة التالفة.

بعد ستة أيام من العلاج مع IGF-1 التي تحملها الجسيمات النانوية dendrimer (أزرق), وقد اخترقت الجسيمات من خلال غضروف مفصل الركبة. صورة: بريت جيجر وجيف ايكوف

"هذا هو وسيلة للحصول على مباشرة إلى الخلايا التي تعاني من الضرر, وإدخال أنواع مختلفة من العلاجات التي قد تغير من سلوكها,"تقول بولا هاموند, رئيس قسم معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الهندسة الكيميائية, عضوا في معهد كوخ لأبحاث السرطان التكاملية معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا, ومؤلف بارز في دراسة.

في دراسة أجريت في الفئران, وأظهر الباحثون أن تقديم دواء تجريبي يسمى عامل النمو الذي يشبه الانسولين 1 (IGF-1) مع هذه المواد الجديدة منعت الغضروف انهيار فعال أكثر بكثير من حقن المخدرات في المفصل من تلقاء نفسها.

بريت جيجر, طالب دراسات عليا MIT, هو المؤلف الرئيسي لورقة, الذي يظهر في نوفمبر. 28 قضية علوم الطب بالحركة. مؤلفين آخرين هي شيريل انغ, طالب دراسات عليا MIT, روبرت خاصة, وهو أستاذ مشارك في علم الأمراض في مستشفى بريجهام والنساء, وآلان غرودزينسكي, أستاذ معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الهندسة البيولوجية.

تسليم أفضل

هشاشة العظام هو مرض التقدمية التي يمكن أن يكون سبب الإصابات مثل تمزق في اربطة; كما يمكن أن تنتج عن ارتداء تدريجيا إلى أسفل من غضروف مع التقدم في السن. A النسيج الضام السلس الذي يحمي المفاصل, يتم إنتاج الغضروف من خلايا تسمى غضروفية ولكن لم يتم الاستعاضة عنها بسهولة مرة واحدة كان تالفا.

وقد أظهرت دراسات سابقة أن IGF-1 يمكن أن تساعد في تجديد الغضاريف في الحيوانات. ومع ذلك, والعديد من الأدوية التي أظهرت هشاشة العظام واعدة في الدراسات على الحيوانات لا أداء جيدا في التجارب السريرية.

يشتبه في فريق MIT أن هذا لأنه تم مسح المخدرات من المفصل قبل أن يتمكنوا من الوصول إلى طبقة عميقة من غضروفية التي وضعت من اجلها لاستهداف. للتغلب على ذلك, انها حددت لتصميم المواد التي يمكن أن تخترق كل طريق الغضروف.

الجزيء على شكل الكرة التي جاء مع يحتوي على العديد من الهياكل متفرعة تسمى dendrimers هذا الفرع من نواة مركزية. جزيء يحتوي على شحنة موجبة على طرف كل من فروعها, مما يساعد على ربط الغضروف سالبة الشحنة. يمكن استبدال بعض من تلك التهم مع مرونة قصيرة, البوليمر المحبة للماء, المعروفة باسم PEG, التي يمكن أن تتأرجح حول على السطح وتغطية جزء من شحنة موجبة. تعلق جزيئات من IGF-1 أيضا إلى السطح.

عندما يتم حقن هذه الجزيئات في المفصل, أنها معطف سطح الغضروف وتبدأ بعد ذلك نشرها من خلال ذلك. هذا هو أسهل بالنسبة لهم مما هو عليه بالنسبة IGF-1 مجانا بسبب الشحنات الموجبة المجالات "تسمح لهم ربط الغضروف ومنعهم من جرفت. الجزيئات المشحونة لا تلتزم بشكل دائم, ومع ذلك. وبفضل سلاسل PEG مرنة على السطح أن تغطية وكشف المسؤول لأنها تتحرك, يمكن للجزيئات فصل لفترة وجيزة من الغضروف, وتمكينهم من التحرك في عمق النسيج.

"لقد وجدنا مجموعة تهمة الأمثل لذلك أن المواد على حد سواء يمكن ربط الأنسجة وإلغاء التوثيق لمزيد من الانتشار, ولا تكون قوية بحيث أنها مجرد يحصل عالقا على السطح,"يقول جيجر.

وبمجرد أن تصل إلى جزيئات غضروفية, جزيئات IGF-1 ربط إلى المستقبلات على سطح الخلية وتحفز الخلايا للبدء في إنتاج البروتيوغليكان, لبنات بناء الغضروف والأنسجة الضامة الأخرى. يعزز IGF-1 أيضا نمو الخلايا ويمنع موت الخلايا.

إصلاح المشترك

عندما حقن الباحثون الجزيئات في مفاصل الركبة من الفئران, وجدوا أن المواد كان لها نصف عمر حوالي أربعة أيام, الذي 10 مرات أطول من IGF-1 حقن من تلقاء نفسها. بقي تركيز الدواء في المفاصل مرتفعة بما يكفي ليكون لها تأثير علاجي لمدة 30 أيام. إذا كان هذا ينطبق على البشر, المرضى يمكن أن تستفيد كثيرا من الحقن المشتركة - التي يمكن أن تعطى شهريا أو كل أسبوعين فقط - يقول الباحثون.

في الدراسات الحيوانية, ووجد الباحثون أن الغضروف في المفاصل المصابة تعامل مع مجموعة جسيمات متناهية الصغر من المخدرات كان أقل بكثير التالفة من الغضروف في المفاصل غير المعالجة أو المفاصل تعامل مع IGF-1 وحده. أظهر المفاصل أيضا تخفيضات في التهاب المفاصل وتشكيل مهماز العظام.

"هذا هو إثبات صحة مفهوم المهم أن يبني على التطورات الحديثة في تحديد عوامل النمو المنشطة مع وعد السريري (مثل IGF-1), وكانت النتائج المعدلة للمرض واعدة في نموذج ذات الصلة سريريا. تسليم عوامل النمو باستخدام الجسيمات النانوية بطريقة تحافظ على ويحسن علاج هشاشة العظام يعد خطوة هامة لطب النانو,"يقول كنان Rangaramanujam, أستاذ طب وجراحة العيون والمدير المشارك لمركز طب النانو في كلية جونز هوبكنز للطب, الذي لم يشارك في البحث.

الغضروف في المفاصل الفئران على وشك 100 ميكرون سميكة, ولكن أظهر الباحثون أيضا أن الجزيئات التي يمكن أن تخترق قطع الغضروف حتى 1 مليمتر - سمك الغضروف في المفصل البشري.

واضاف "هذا هو شيء من الصعب جدا القيام به. الأدوية عادة سوف تحصل على مسح قبل أن تكون قادرة على التحرك من خلال الكثير من الغضروف,"يقول جيجر. "عند البدء في التفكير في ترجمة هذه التكنولوجيا من الدراسات على الفئران أن الحيوانات الكبيرة والإنسان في يوم من الأيام, قدرة هذه التكنولوجيا على النجاح تعتمد على قدرته على العمل في الغضروف سمكا ".

بدأ الباحثون تطوير هذه المواد باعتبارها وسيلة لعلاج هشاشة العظام الذي يطرح نفسه بعد الإصابات, لكنهم يعتقدون أنه يمكن أيضا أن تتكيف لعلاج هشاشة العظام المرتبط بالعمر. وهم يخططون الآن لاستكشاف إمكانية تقديم أنواع مختلفة من المخدرات, مثل عوامل النمو الأخرى, الأدوية التي تمنع السيتوكينات الالتهابية, والأحماض النووية مثل DNA و RNA.

مصدر: HTTP://news.mit.edu, قبل آن ترافتون