يوفر العلاج الجيني غير الفيروسي الأمل لآلام أسفل الظهر المزمنة

في دراسة حديثة نشرت في مجلة مجلة Biomaterials، طور الباحثون علاجًا جينيًا جديدًا غير فيروسي لعلاج آلام الظهر القرصية (DBP) عن طريق توصيل عامل النسخ Forkhead المربع F1 ( FOXF1) يستخدم الحويصلات خارج الخلية (eEVs) في الأقراص التنكسية بين الفقرات (IVDs) في الجسم الحي.

تعد آلام أسفل الظهر (LBP) مشكلة عالمية متنامية بسبب شيخوخة السكان وتفاقم مشاكل المواد الأفيونية. تشمل العلاجات الحالية راحة قصيرة المدى أو عمليات جراحية باهظة الثمن، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى علاجات غير إدمانية وأقل تدخلاً.

يمكن للعلاجات البيولوجية الحالية، بما في ذلك إدارة عامل النمو، والعلاج بالخلايا، والعلاجات الجينية الفيروسية، أن تقلل من الانحطاط في النماذج الحيوانية والبشرية. ومع ذلك، فإن المخاوف مثل التأثيرات قصيرة المدى، وضعف الفعالية على المدى الطويل، والمناعة غير الضرورية ونشوء الأورام قد تمنع التطبيق المباشر لهذه الطرق.

في هذه الدراسة، أنشأ الباحثون علاجًا جينيًا غير فيروسي لتنكس القرص الفقري (IVD) باستخدام FOXF1-eEV.

قام الباحثون بنقل الخلايا الليفية الجنينية الأولية للفئران (PMEFs) باستخدام بلازميد يحتوي على FOXF1 أو pCMV6 كعنصر تحكم، وميزوا عينات eEV باستخدام اختبار تتبع الجسيمات النانوية (NTA).

قاموا بتقييم التحميل الفعال للبضائع الجزيئية في المركبات الكهربائية الإلكترونية باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل للنسخ العكسي الكمي (qRT-PCR) وتفاعل البوليميراز المتسلسل التقليدي. حدد تحليل اللطخة الغربية FOXF1 وبروتينات EV محددة في تكوينات eEV. استخدم الفريق البلازميدات التي تعمل على تعزيز مناطق الوصلات المتعددة في المنبع والمصب لتحديد وجود DNA البلازميد FOXF1 في الخلايا المانحة والمركبات الكهربائية المولدة.

قاموا بفحص mRNA كامل الطول الناتج من DNA البلازميد في الخلايا الإلكترونية والخلايا المانحة.

قام الباحثون بإنشاء حويصلات خارج الخلية تحتوي على عوامل النسخ لاستعادة وظيفة الأنسجة وتعديل استجابات الألم في نموذج حيواني لـ DBP.

لقد حددوا EVs لنقل وتوزيع FOXF1 على الأقراص الفقرية التالفة في نموذج فأر مصاب بألم الظهر القرصي لتحديد تثبيط FOXF1 eEV لانحطاط القرص الفقري.

جمع الفريق بين الاختبارات الميكانيكية الحيوية لأقراص الفأر الفقرية مع التصوير وتغييرات المصفوفة خارج الخلية (ECM) واستجابات الألم التي تم تقييمها بعد 12 أسبوعًا لتأكيد التغييرات في البنية والوظيفة، بالإضافة إلى الألم الناجم عن التدخل العلاجي.

شملت تقييمات الألم قبل الجراحة وبعد العلاج التصوير المقطعي المحوسب (micro-CT)، والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، والاختبارات الميكانيكية، وتلطيخ الألسيان الأزرق (AB) والأحمر بيكروزيريوس (PSR)، واختبار ثنائي ميثيل ميثيلين الأزرق، والكيمياء المناعية (IHC). ) ).

تضمنت الدراسة تقنية جراحية قام فيها الباحثون بحقن عقار البوبرينورفين ER تحت الجلد في الفئران للسيطرة على الألم بعد العملية الجراحية.

أجرى الفريق تقييمات سلوكية قبل الجراحة وكل أسبوعين من أربعة إلى اثني عشر أسبوعًا بعد الجراحة، باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات مثل اختبار المجال المفتوح، واللوحة الباردة، والتعليق الذيلي، والتعليق السلكي.

قام اختبار المجال المفتوح بتقييم النشاط التلقائي للفئران؛ اختبارات الصفيحة الباردة تقيس فرط التألم الحراري؛ اختبارات تعليق الذيل تقيس الألم المحوري. واختبارات تعليق الأسلاك تقيس القوة.

بعد اثني عشر أسبوعًا من الجراحة، قام الفريق بتشريح العمود الفقري القطني للحيوانات، باستخدام تتبع العصب الفخذي والشريان لتحديد الأقراص الفقرية بين الفقرات L4 وL5، وL5 وL6، وL6 وS1 IVD. استخدموا L5/L6 IVD لتقييم الأنسجة وتحديد محتوى الجليكوسامينوجليكان (GAG).

أدت مركبات FOXF1 eEVs إلى تقليل استجابات الألم بشكل ملحوظ مع استعادة بنية IVD ووظيفتها، بما في ذلك التحسينات في ارتفاع القرص، وترطيب الأنسجة، ومحتوى البروتيوغليكان، والخصائص الميكانيكية.

ركزت الدراسة على إطلاق المركبات الإلكترونية المحملة بـ FOXF1 من الخلايا الليفية الأولية المنقولة بواسطة عامل النسخ FOXF1. أظهر RT PCR الكمي زيادة كبيرة في مستويات نسخة FOXF1 mRNA ومستويات FOXF1 mRNA المكتوبة بالطول الكامل مقارنة بالخلايا المنقولة بواسطة pCMV6.

يمكن أن يقلل علاج FOXF1 eEV من استجابات الألم في نموذج الفأر لثقب القرص القطني لمدة تصل إلى 12 أسبوعًا. أظهرت إناث الفئران أوقات اكتساب أطول في المجموعة المعالجة بـ FOXF1 مقارنةً بالمجموعة المصابة، والتي استمرت لمدة 12 أسبوعًا على الأقل بعد العلاج.

أدى علاج FOXF1 eEV إلى تحسين الترطيب وارتفاع أنسجة IVD في الحيوانات المصابة والتنكسية في الجسم الحي مع الحفاظ على مستويات الترطيب وكثافة صورة IVD الموزونة T2.

ومع ذلك، لاحظ الفريق انخفاضًا في ارتفاع القرص في الحيوانات المصابة والحيوانات المعالجة بـ pCMV6 eEV. لم يكن لدى الفئران المعالجة بـ FOXF1 eEV أي انخفاض في ارتفاع القرص بعد 12 أسبوعًا من العلاج. ولم يؤثر الجنس على النتائج الوظيفية.

لقد أعادت حويصلات FOXF1 eEVs الوظيفة الميكانيكية لأنسجة IVD التالفة والمتدهورة في الجسم الحي. تحت الضغط المحوري، أظهرت IVDs المعالجة بـ eEVs FOXF1 صلابة NZ طبيعية أعلى مقارنة بـ IVDs التالفة.

في ظل ظروف الزحف، أظهرت IVDs التالفة زيادة في إزاحات الزحف الطبيعية، مما يشير إلى انخفاض في صلابة المرونة الطبيعية للزحف.

تظهر النتائج أن تقليل محتوى GAG في IVDs التالفة يزيد من المرونة الميكانيكية، لكن علاج eEVs يمنع فقدان جليكوز أمينوغليكان والتغييرات اللاحقة في الوظيفة الميكانيكية.

تسببت eEVs FOXF1 في حدوث تغييرات بنيوية ووظيفية في IVD من خلال زيادة مستويات البروتيوغليكان وGAGs.

أظهرت نتائج الدراسة أن eEVs المحملة بعوامل النسخ التنموية يمكنها علاج أمراض المفاصل المؤلمة مثل DBP عن طريق توصيل عوامل النسخ هذه إلى مفاصل IVD التنكسية والمؤلمة.

قد تساعد هذه الاستراتيجية في تقليل التشوهات البنيوية والوظيفية الناجمة عن المرض، فضلاً عن تنظيم الألم الخاص بالجنس الاستجابات.

أوصى الباحثون أيضًا باستخدام عوامل النسخ التنموية مثل FOXF1 لتحويل خلايا NP التنكسية إلى حالة داعمة للبناء الحيوي. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد فعاليتها العلاجية.