کاربرد نانوبادی لاماها برای دارو رسانی هدفمند به سلول‌های عضلانی انسان

نانو بادی های لاماها می‌تواند بعنوان داروهای خاص سلولی برای انسان استفاده شود. محققان پزشکی جان هاپکینز می‌گویند که آنها پروتئین‌های کوچکی به نام نانوبادی‌ها را که از آنتی‌بادی‌های لاما مشتق شده‌اند، طراحی کرده‌اند که می‌توانند به طور بالقوه برای رساندن داروهای هدفمند به سلول‌های عضلانی انسان مورد استفاده قرار گیرند. محققان می‌گویند توانایی هدف‌گیری دقیق‌تر چنین بافت‌هایی می‌تواند جستجو برای راه‌های ایمن‌تر و کارآمدتر برای کاهش درد در حین جراحی، درمان ریتم نامنظم قلب و کنترل تشنج را توسعه دهد. نتایج آزمایش های این گروه تحقیقاتی در 21 فوریه در مجله Biological Chemistry منتشر شد.

نانوبادی‌ها نسخه‌های کوچکی از پروتئین‌ها به نام آنتی‌بادی هستند که پاتوژن‌های بالقوه را برای تخریب توسط سیستم ایمنی نشانه گذاری می‌کنند. دانشمندان نمی دانند که چرا آنها فقط در برخی گونه ها مانند شترها و کوسه ها وجود دارند، اما از زمان کشف آنها در دهه 1980، محققان آنها را برای استفاده به عنوان یک ابزار تحقیقاتی و سیستم تحویل داروهای ضد سرطان با موفقیت های متفاوت مورد مطالعه قرار دادند.

محققان جان هاپکینز با آگاهی از چنین آزمایشاتی مشکوک بودند که نانوبادی ها ممکن است به عنوان ابزاری برای اتصال به کانال‌های یون سدیم سلول مفید باشند، کانال‌هایی که به‌عنوان نوعی سوئیچ عمل می‌کنند و می‌تواند سیگنال‌های شیمیایی را هدایت کند که سلول‌های ماهیچه‌ای را روشن یا خاموش می‌کند.

9 نوع از این سوئیچ ها در بدن انسان ظاهر می شوند که هر کدام مختص یک نوع بافت مانند عضله یا عصب است. از آنجایی که پروتئین‌های کانال تنها تفاوت‌های کوچکی با یکدیگر دارند، اکثر داروها نمی‌توانند بین آنها تفاوت قائل شوند و در هنگام استفاده از آنها با داروهایی مانند بیهوش‌کننده‌ها خطرات ایمنی ایجاد می‌کنند. به گفته محققان، داروهای موجود با خاموش کردن کانال‌های یون سدیم در اعصاب و ماهیچه‌های اسکلتی، درد را مسدود کرده و بیمار را آرام می‌کنند، اما همچنین می‌توانند به طور خطرناکی ضربان قلب را کاهش داده و با ریتم قلب تداخل کنند. به گفته محققان پزشکی جان هاپکینز، مطالعات دیگر در واقع نشان داده‌اند که می‌توان از نانو بادی ها بعنوان حامل دارو استفاده کرد، توانایی‌ای که می‌تواند تلاش‌ها برای رساندن داروها به کانال‌های یونی خاص سدیم را افزایش دهد و چنین عوارض جانبی را از بین ببرد.

ساندرا گابلی، دکترای پزشکی، دانشیار پزشکی در دانشکده پزشکی دانشگاه جان هاپکینز می‌گوید: «به همین دلیل است که پزشکان و شرکت‌های دارویی علاقه‌مند به یافتن داروهایی هستند که می‌توانند این کانال‌ها را – چه برای روشن یا خاموش کردن – تنظیم کنند. گابلی تشخیص داد که اندازه کوچک نانوبادی‌ها ممکن است به آن‌ها اجازه دهد به مناطقی که برای مولکول‌های بزرگ‌تر غیرقابل دسترس هستند، مانند آنتی‌بادی‌های بزرگ‌تری که اغلب برای کاربردهای مشابه استفاده می‌شوند، متصل شوند.

تیم تحقیقاتی گابلی در اثبات آزمایش‌های مفهومی خود، یک کتابخانه بسیار بزرگ از 10 میلیون نانوبادی را غربال کرد تا آنها را به عنوان یک زیست پروتئینی که به طور بالقوه می‌تواند بین کانال‌های یون سدیم در ماهیچه‌هاو کانال‌های یونی در اعصاب تمایز قائل شود، توسعه دهد.

محققان با همکاری Manu Ben-Johny در دانشگاه کلمبیا، یک مولکول “گزارشگر” فلورسنت را به نانو بادی متصل کردند که هنگام تعامل با کانال سدیم روشن می شود. با ردیابی  درخشش، محققان دریافتند که دو نانو بادی به نام‌های Nb17 و Nb82 به کانال‌های یونی سدیم که مخصوص عضله اسکلتی و عضله قلب هستند متصل می‌شوند. محققان همچنین پایداری نانو بادی را در دماهای مختلف آزمایش کردند که عاملی کلیدی در توسعه و ارسال دارو به کلینیک ها است. تیم تحقیقاتی دریافتند که نانو بادی های Nb17 و Nb82 به ترتیب تا دماهای 168.8 و 150.8 درجه فارنهایت مقاوم هستند که نشان می‌دهد این نانو بادی ها در شرایط عادی پایدار باقی می‌مانند. محققان در مرحله بعدی قصد دارند از کانال های نانو بادی و یون سدیم که به یکدیگر متصل شده اند تصویربرداری کنند تا اطلاعات بیشتری در مورد نحوه عملکرد این تعامل نشان دهند.

منبع:

Development of high-affinity nanobodies specific for Na V 1.4 and Na V 1.5 voltage-gated sodium channel isoforms, Lakshmi Srinivasan et al, Journal of Biological Chemistry, 2022 Apr;298(4):101763.  doi: 10.1016/j.jbc.2022.101763. Epub 2022 Feb 21.