مهندسان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه پنسیلوانیا می‌گویند نانوذرات لیپیدی (LNPs) را به گونه‌ای اصلاح کرده‌اند تا نه تنها از سد خونی مغز (BBB) ​​عبور کنند، بلکه انواع خاصی از سلول‌ها از جمله نورون‌ها را نیز هدف قرار دهند. به گفته محققان این پروژه، این دستاورد گامی مهم به سمت درمان‌های بالقوه mRNA نسل بعدی برای بیماری‌های عصبی مانند آلزایمر و پارکینسون است. نتایج این کار در قالب مقاله‌ای با عنوان «نانوذرات لیپیدی اصلاح شده با پپتید برای تحویل mRNA به صورت هدفمند و سیستماتیک به مغز» در نشریه Nano Letters منتشر شده است.

دانشمندان نشان دادند که چگونه پپتیدها می‌توانند به عنوان مولکول‌های هدف‌گیر، به صورت دقیق عمل کنند و نانوذرات لیپیدی را قادر می‌کنند mRNA را به طور خاص به سلول‌های اندوتلیال که رگ‌های خونی مغز و همچنین نورون‌ها را می‌پوشانند، برسانند. این نتایج نشان‌دهنده پیشرفت مهمی در تحویل mRNA به انواع سلول‌ها است که در درمان بیماری‌های نورودژنراتیو وجود چنین قابلیتی بسیار مهم است. چنین درمان‌هایی باید اطمینان حاصل کنند که mRNA به محل صحیح می‌رسد.

کار قبلی توسط همین محققان ثابت کرد که نانوذرات لیپیدی می‌توانند از سد خونی مغز عبور کرده و mRNA را به مغز برسانند، اما تلاشی برای کنترل سلول‌هایی که نانوذرات لیپیدی آنها را هدف قرار می‌دهند، انجام نشد.

مایکل جی میچل از دانشکده مهندسی زیستی گفت: اولین مقاله ما طراحی نانوذرات لیپیدی بود. مثل این بود که نشان دهیم می‌توانیم بسته‌ای را از پنسیلوانیا به کالیفرنیا بفرستیم، اما نمی‌دانستیم این بسته به کجا در کالیفرنیا تحویل داده می‌شود. اکنون با پپتیدها می‌توانیم بسته را به مقاصد خاصی با ویژگی‌های مشترک، مانند هر خانه‌ای با صندوق پستی مشخص ارسال کنیم.

عبور از سد خونی مغز دشوار است، زیرا این ساختار به گونه‌ای تکامل یافته است که عملاً از ورود هرگونه مولکول خطرناک یا خارجی، از جمله بیشتر داروها جلوگیری می‌کند. مولکول‌های mRNA آنقدر بزرگ هستند که نمی‌توانند به سد خونی نفوذ کنند، همانطور که بیشتر داروها این مشکل را دارند. سد خونی مغز همچنین به طور فعال موادی را که خطرناک می‌داند، حذف می‌کند.

امیلی هان خاطرنشان کرد: در روش‌های رایج می‌توانید ماده درمانی را مستقیم به مغز یا ستون فقرات تزریق کنید، اما این روش‌ها بسیار تهاجمی هستند.

از آنجایی که سد خونی مغز به مولکول‌های محلول در چربی اجازه عبور می‌دهند (مانند الکل و THC)، فرمول‌های خاصی از نانوذرات لیپیدی‌ که تا حدی از همان خانواده ترکیبات چربی موجود در روغن‌های رایح ساخته شده‌اند، می‌توانند مخفیانه وارد مغز شوند.

به نقل از ستاد نانو، تا به حال، بیشتر تحقیقات در مورد هدف قرار دادن اندام‌های خاص با نانوذرات لیپیدی بر ترکیب آنها با آنتی‌بادی‌ها، پروتئین‌های بزرگی که مانند برچسب‌های نام بیولوژیکی عمل می‌کنند، متمرکز شده است. هان می‌گوید: وقتی آنتی‌بادی‌ها را روی نانوذرات لیپیدی قرار می‌دهید، ممکن است ناپایدار و بزرگ‌تر شوند.

بر خلاف آنتی‌بادی‌ها که می‌توانند صدها اسید آمینه طول داشته باشند، پپتیدها فقط چند ده اسید آمینه طول دارند. اندازه کوچک‌تر آنها به این معنی است که نه تنها قرار دادن آنها در تعداد زیاد روی نانوذرات لیپیدی آسان‌تر است، بلکه ساخت آنها نیز ارزان‌تر است. همچنین احتمال تجمع پپتیدها در طول فرمولاسیون نانوذرات لیپیدی یا تحریک پاسخ‌های ایمنی ناخواسته نسبت به آنتی‌بادی‌ها بسیار کمتر است. از این رو، نانوذرات لیپیدی عامل‌دار شده با پپتید با موفقیت هم سلول‌های اندوتلیال و هم سلول‌های عصبی مغز را هدف قرار می‌دهند.