پژوهشگران با استفاده از نانولولههای پپتوئیدی بارگذاریشده با نیاسینامید، موفق شدند انتقال مؤثر پیشساز NAD+ به سلولهای عصبی را تسهیل کنند که میتواند راهکاری نوین برای درمان آسیبهای حاد مغزی و کاهش التهاب در نوزادان و سایر اختلالات متابولیک ارائه دهد.
به گزارش سیناپرس، پژوهش تازهای نشان داده است که یک سامانه نانویی میتواند پس از آسیب حاد مغزی، انرژی سلولهای عصبی را تا حدی بازگرداند و نشانههای التهاب را کاهش دهد. در این روش، نیاسینامید با نانولولههای ویژهای حمل میشود تا بهتر وارد سلولها شود و به بازسازی ذخیره انرژی کمک کند. نتایج اولیه در مدلهای آزمایشگاهی و حیوانی، چشماندازی امیدبخش برای درمان آسیب مغزی نوزادان و سایر اختلالات همراه با کمبود انرژی سلولی ترسیم کرده است.
پژوهشی تازه که در مجله علمی اِیسیاِس نانو (ACS Nano) منتشر شده، از رویکردی نوآورانه در نانوفناوری برای بازگرداندن انرژی سلولها پس از آسیب حاد مغزی خبر میدهد؛ رویکردی که میتواند افق تازهای را پیشِروی درمان اختلالات عصبیِ وابسته به کمبود انرژی بگشاید.
در این مطالعه، پژوهشگران نشان دادهاند که نانولولههای پپتوئیدیِ بارگذاریشده با نیاسینامید، قادرند پیشساز مهم نیکوتینامید آدنین دینوکلئوتید +NAD را بهصورت مؤثر به درون سلولها برسانند و از این مسیر، بخشی از اختلالات متابولیک ناشی از آسیب مغزی را جبران کنند.
آسیب حاد مغزی، بهویژه در دوره نوزادی، یکی از پیچیدهترین و حساسترین چالشهای پزشکی بهشمار میرود. در چنین شرایطی، عملکرد طبیعی سلولها بهشدت برهم میخورد؛ سطح آدنوزین تریفسفات (ATP) کاهش مییابد، استرس اکسیداتیو افزایش پیدا میکند و مسیرهای التهابی فعال میشوند.
در این میان، کمبود NAD+ بهعنوان یکی از کوآنزیمهای کلیدی در تنفس سلولی و ترمیم DNA، نقش محوری در تشدید آسیب ایفا میکند. هرچند جبران این مولکول یا پیشسازهای آن سالهاست بهعنوان راهکاری امیدبخش مطرح شده، اما انتقال این ایده از سطح آزمایشگاهی به کاربرد بالینی با موانعی جدی روبهرو بوده است؛ از جمله جذب ضعیف توسط سلولها، تجزیه سریع و نبودِ هدفگیری دقیق سلولهای آسیبدیده.
پژوهشگران این مطالعه، برای عبور از همین محدودیتها، سامانهای مبتنی بر نانومادهها را بر پایه نانولولههای پپتوئیدی طراحی کردهاند. پپتوئیدها، پلیمرهایی با ویژگیهای تعریفشده و توالیمحور هستند که میتوانند خودبهخود در ساختارهایی پایدار و زیستسازگار سازمان پیدا کنند.
این ساختارها در قالب نانولولههای منظم، امکان حمل مؤثر ترکیبات دارویی را فراهم میکنند. در این طرح، مولکول نیاسینامید بهطور کووالانسی به بدنه پپتوئیدها متصل شده تا هم پایداری بیشتری داشته باشد و هم رهاسازی آن درون سلولها کنترلشدهتر انجام شود.
یافتهها نشان میدهد که این نانولولههای حامل نیاسینامید، که با عنوان NAM-PNTs شناخته میشوند، میتوانند سطح ATP داخل سلول را افزایش دهند، بقای سلولی را بهبود بخشند و شدت پاسخهای التهابی پس از آسیب را کاهش دهند.
نکته قابلتوجه آن است که حتی یک دوز از این سامانه نیز در چندین مدل پیشبالینی، اثرات قابلاندازهگیری برجا گذاشته است؛ از جمله در سلولهای میکروگلیا، برشهای زنده مغزی و مدلهای نوزاد موش صحرایی. این دستاورد، بهویژه از آن جهت اهمیت دارد که برای نخستینبار یک بستر زیستسازگار و متمرکز بر میکروگلیا معرفی میشود که میتواند متابولیسم انرژی سلولهای مغزی را در شرایط آسیبدیده بازتنظیم کند.
در طراحی این نانولولهها، از یک رویکرد «از پایین به بالا» بهره گرفته شده است؛ به این معنا که اجزای سازنده در سطح مولکولی چنان کنار هم قرار گرفتهاند که ساختار نهایی، بهشکلی مهندسیشده و دقیق شکل بگیرد.
پپتوئیدهای آمفیفیلیک، یعنی مولکولهایی دارای بخشهای آبدوست و آبگریز، در این فرآیند خودآرایی کرده و لولههایی منظم و بلورین ایجاد کردهاند. سپس نیاسینامید به ستون فقرات این ساختار متصل شده تا دارو درون سامانه تثبیت شود و انتقال آن به بافت هدف با دقت بیشتری انجام پذیرد.
برای ساخت این نانولولهها، پژوهشگران از روش تبلور کنترلشده با تبخیر بهره بردهاند. ساختار نهایی با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و پراش پرتو ایکس (XRD) مورد بررسی قرار گرفته و نتایج، وجود معماریای بسیار منظم و بلورین را تأیید کرده است. افزون بر این، طول نانولولهها از طریق فراصوتدهی تنظیم شده تا جذب سلولی و نفوذ آنها در بافت، بهینهتر شود.
برای ارزیابی ایمنی و کارایی، چندین مدل زیستی به کار گرفته شده است. در بخش آزمایشگاهی، سلولهای میکروگلای BV-۲ در معرض محرومیت از اکسیژن و گلوکز (OGD) قرار گرفتند تا وضعیت آسیب ایسکمیک شبیهسازی شود. در بخش برونتنی، از برشهای کامل نیمکره مغز استفاده شد تا معماری طبیعی بافت حفظ شود. همچنین، برای اعتبارسنجی درونتنی، مدل هیپوکسی-ایسکمی در موش صحرایی نوزاد بهکار رفت؛ مدلی که از نظر بالینی، شباهت بیشتری به آسیبهای مغزی دوران نوزادی دارد.
بررسیهای تکمیلی نشان داد که میکروگلیا، نانولولهها را عمدتاً از طریق فاگوسیتوز مایعفاز و اندوسیتوز میانجیگریشده با کاوئولا به درون خود میبرند. همین ویژگی، راه را برای هدفگیری دقیقتر سلولهای درگیر در پاسخ التهابی هموار میکند.
به بیان دیگر، این سامانه نانویی نهتنها حامل یک پیشساز حیاتی برای تولید انرژی است، بلکه با طراحی هوشمندانه خود، بهطور خاص به سلولهایی میرسد که در فرایند آسیب مغزی نقش کلیدی دارند.
به نقل از نانو ایران، اهمیت این پژوهش در آن است که نشان میدهد درمان آسیب مغزی الزاماً نباید تنها بر مهار التهاب یا حفاظت عصبی متمرکز باشد، بلکه میتوان از زاویهای بنیادیتر نیز به مسئله نگریست: بازگرداندن انرژی ازدسترفته سلولها.
اگر سلولهای مغزی بتوانند بار دیگر به منابع انرژی دسترسی پیدا کنند، توان ترمیم، بقا و بازیابی عملکرد در آنها افزایش خواهد یافت. از این منظر، مطالعه یادشده تنها یک دستاورد آزمایشگاهی نیست، بلکه میتواند بنیانی برای توسعه نسل تازهای از درمانهای هدفمند در بیماریهای عصبیِ وابسته به افت انرژی سلولی باشد.