Medicina zasnovana na nukleinskoj kiselini (NA) bila je centralna tačka istraživanja u poslednje dve decenije i pokazala je ogromno obećanje i za terapiju i za vakcine. Brz razvoj i primena vakcina baziranih na NA tokom pandemije COVID-19 naglasila je njihov potencijal.
Međutim, efikasna in vivo isporuka ovih nukleinskih kiselina, posebno kada je potrebna citosolna isporuka bez ostavljanja rezidualnih materijala u telu, ostala je nerešena.
Studija koju je vodio profesor Shi Peng sa Odeljenja za biomedicinsko inženjerstvo na Gradskom univerzitetu u Hong Kongu (CitiUHK), rešila je ovaj izazov razvojem multifunkcionalnog organskog elektronskog uređaja zasnovanog na hidrogelu.
Inovativni uređaj je sposoban za transdermalnu isporuku nukleinskih kiselina i elektroporaciju ćelija in vivo mikropostrojenja, predstavljajući obećavajuće rešenje za jednostepenu, samoadministriranu i bezbolnu transdermalnu isporuku gena u kliničkoj imunoterapiji.
„Ova tehnologija bi mogla da transformiše upotrebu terapeutika zasnovanih na nukleinskim kiselinama u ljudskom telu kako bi se imuni sistem koristio kao sredstvo za lečenje različitih bolesti, uključujući rak“, rekao je profesor Ši.
Nalazi su objavljeni u časopisu PNAS, pod naslovom „Transdermalna elektroporacija mikropostrojenja za poboljšanu imunoterapiju raka zasnovanu na DNK vakcinaciji“.
Jedinstvenost ove tehnologije leži u njenom pristupu bez otiska, pružajući jednostavan i efikasan metod za uvođenje DNK/RNA u ljudsko telo bez ostavljanja dodatnih reagensa. Ovaj metod genetski konstruiše potkožne imune ćelije u terapeutske svrhe bez potrebe za sistemskom administracijom velikog broja nukleinskih kiselina.
„Najizazovniji deo ovog istraživanja bio je razvoj elektronskog uređaja zasnovanog na hidrogelu koji integriše više funkcija u jedinstvenu konstrukciju“, rekao je profesor Ši.
„Ovaj uređaj vrši penetraciju u kožu, inkapsulaciju i oslobađanje DNK, kao i ćelijsku elektroporaciju u programiranim uzastopnim operacijama na koži.
Istraživanje obećava da će revolucionisati isporuku vakcina na bazi nukleinske kiseline nudeći bezbolno rešenje putem elektronskog flastera za kožu koji se može nositi. Inovacija uključuje korišćenje provodljivog hidrogela za proizvodnju mikrorazmera elektroda prethodno napunjenih DNK koja kodira proteine antigena specifične za rak.
Kada se pritisnu na kožu, elektrode prodiru u površinski sloj, rehidriraju se i električno se pokreću da otpuste DNK u potkožni prostor.
Uređaj zatim primenjuje programirano električno pulsiranje da bi se postigla visokoefikasna transfekcija DNK u dendritskim ćelijama, aktivirajući adaptivni imunitet specifičan za rak. Pokazalo se da ovaj metod efikasno inhibira rast tumora iu terapijskom i u profilaktičkom režimu na modelima glodara.
Osim imunoterapije raka, tehnologija bi se mogla prilagoditi za različite tretmane zasnovane na DNK i RNK, uključujući vakcine za zarazne bolesti i genske terapije za genetske poremećaje.
Budući planovi istraživačkog tima uključuju usavršavanje uređaja za ljudsku upotrebu i istraživanje njegove efikasnosti u lečenju različitih vrsta raka i drugih bolesti. Ovo pionirsko istraživanje otvara nove puteve za primenu medicine zasnovane na nukleinskim kiselinama, potencijalno transformišući pejzaž terapeutske i preventivne zdravstvene zaštite.
