دانشمندان روشی برای ماندگاری طولانی‌مدت داروها در بدن کشف کردند

داروهای مبتنی بر پروتئین، درمان بسیاری از بیماری‌ها را متحول کرده‌اند، اما یک محدودیت مهم دارند: این داروها به‌سرعت از جریان خون پاک می‌شوند و به همین دلیل باید از طریق تزریق و گاهی به‌صورت مکرر دریافت شوند.

تزریق‌های مداوم برای بیمارانی که به درمان طولانی‌مدت یا مادام‌العمر نیاز دارند، بار قابل‌توجهی در زندگی روزمره ایجاد می‌کند.

اکنون پژوهشگران دانشگاه اسلو و بیمارستان دانشگاهی اسلو، با همکاری محققان بین‌المللی، روشی برای افزایش ماندگاری پروتئین‌های درمانی در بدن توسعه داده‌اند که امکان عبور آن‌ها از سطوح مخاطی بدون استفاده از سوزن را نیز فراهم می‌کند. نتایج این پژوهش در مجله نیچر کامیونیکیشنز منتشر شده است.

مهندسی پروتئین حامل برای افزایش ماندگاری اریتروپویتین

پژوهشگران از اریتروپویتین انسانی (EPO)، هورمونی که تولید گلبول‌های قرمز خون را تحریک می‌کند و کاربرد گسترده‌ای در درمان کم‌خونی دارد، به‌عنوان نمونه‌ای از پروتئین‌های درمانی استفاده کردند. آن‌ها با اتصال ژنتیکی این هورمون به نسخه مهندسی‌شده‌ای از آلبومین انسانی، مولکولی با اثر طولانی‌تر ساختند که ضمن حفظ فعالیت زیستی، مدت بیشتری در جریان خون باقی می‌ماند.

این پروتئین ترکیبی اریتروپویتین و آلبومین مهندسی‌شده همچنین توانست پس از تجویز غیرتهاجمی از طریق بینی، از سدهای مخاطی عبور کند و وارد جریان خون موش‌های دارای سیستم زیستی انسانی‌شده شود.

یان تره آندرسن، استاد دانشگاه اسلو و بیمارستان دانشگاهی اسلو و سرپرست این پژوهش، گفت

این مطالعه نشان می‌دهد که چگونه شناخت زیست‌شناسی بنیادی تنظیم‌کننده تعادل آلبومین در بدن می‌تواند برای طراحی داروهای زیستی مبتنی بر آلبومین مهندسی‌شده با ویژگی‌های انتقالی متناسب با نیازهای درمانی به کار گرفته شود.

بهره‌گیری از سامانه بازیافت طبیعی آلبومین

آلبومین معمولاً حدود سه هفته در جریان خون باقی می‌ماند، زیرا به گیرنده‌ای به نام گیرنده نوزادی اف‌سی (FcRn) متصل می‌شود. این گیرنده درون سلول‌ها از تخریب آلبومین جلوگیری می‌کند و با استفاده از سازوکاری وابسته به میزان اسیدیته محیط، آن را دوباره به جریان خون بازمی‌گرداند.

پژوهشگران پیش‌تر نوعی آلبومین انسانی مهندسی‌شده با تغییرات ژنتیکی E505Q، T527M و K573P را شناسایی و بررسی کرده بودند که با نام QMP شناخته می‌شود. این نسخه با گیرنده انسانی FcRn مؤثرتر تعامل دارد. اتصال قطعات آنتی‌بادی به این نوع آلبومین می‌تواند عبور آن‌ها از جفت در دوران بارداری را محدود کند.

در پژوهش جدید، دانشمندان اریتروپویتین را از نظر ژنتیکی به آلبومین مهندسی‌شده QMP متصل کردند تا بررسی کنند آیا می‌توان از سازوکار طبیعی بازیافت و انتقال وابسته به FcRn برای بهبود عملکرد پروتئین درمانی بهره برد یا خیر.

افزایش ماندگاری بدون کاهش عملکرد درمانی

هنگامی که پروتئین ترکیبی اریتروپویتین و آلبومین مهندسی‌شده به‌صورت وریدی به موش‌هایی تزریق شد که برای بیان گیرنده انسانی FcRn مهندسی شده بودند، نیمه‌عمر آن در پلاسمای خون به ۵.۷ روز رسید. این مقدار برای اریتروپویتین متصل به آلبومین طبیعی انسانی تنها ۱.۱ روز بود؛ بنابراین، ماندگاری پروتئین بیش از پنج برابر افزایش یافت.

پروتئین ترکیبی حاوی آلبومین مهندسی‌شده تا ۲۷ روز پس از تزریق همچنان در جریان خون قابل‌شناسایی بود، درحالی‌که نمونه مشابه متصل به آلبومین طبیعی پس از ۱۰ روز دیگر شناسایی نمی‌شد.

افزایش ماندگاری، عملکرد درمانی اریتروپویتین را مختل نکرد. پروتئین مهندسی‌شده با قدرتی مشابه یک داروی تجاری اریتروپویتین با اثر طولانی‌مدت به گیرنده اختصاصی خود متصل شد و تولید گلبول‌های قرمز خون را به‌طور مؤثری تحریک کرد.

پس از تزریق وریدی یک دوز، هر دو مولکول در ابتدا تعداد گلبول‌های قرمز را افزایش دادند. با گذشت زمان، اثر داروی تجاری کاهش یافت، اما در حیواناتی که پروتئین ترکیبی اریتروپویتین و آلبومین مهندسی‌شده دریافت کرده بودند، سطح گلبول‌های قرمز برای مدت طولانی‌تری بالا باقی ماند.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.