چند تن از استادان دانشگاه «نبراسکا»(Nebraska) یک شرکت استارت‌آپی را با هدف ارائه روشی نوآورانه برای رساندن داروها و سایر روش‌های درمانی به مکان‌های هدفمند در بدن انسان راه‌اندازی کرده‌اند که عنصر کلیدی آن «شیر» است.

شیر، ماده‌ای بسیار مفید است که معمولی به نظر می‌رسد، اما پتانسیل‌های زیادی به خصوص در فضای زیست‌دارویی دارد. پیش از این در مورد گاوهای اصلاح شده ژنتیکی که شیر حاوی انسولین انسانی تولید می‌کنند یا شیر تولید شده توسط گاوهای واکسینه شده با پروتئین HIV حاوی آنتی بادی‌های ضد ویروس و استفاده از نانوذرات شیر ​​برای ارائه درمان‌های RNA به صورت خوراکی گزارش شده است.

در حال حاضر، جانوس زمپلنی(Janos Zempleni) و جیانتائو گو(Jiantao Guo)، دو پژوهشگر از دانشگاه نبراسکا-لینکلن(Nebraska-Lincoln)، یک شرکت استارت‌آپی به نام مینوواکا(Minovacca) راه‌اندازی کرده‌اند که قصد دارد یک سامانه دارورسانی هدفمند نوآورانه را به بازار عرضه کند که از «شیر» استفاده می‌کند.

این دو پژوهشگر متعهد شده‌اند که از فناوری مبتنی بر شیر خود برای درمان بیماری‌های شایع و نادر استفاده کنند.

زمپلنی، استاد علوم تغذیه و سلامت می‌گوید: از آنجایی که فناوری ما بسیار متنوع است، ما به یک بیماری نادر خاص محدود نمی‌شویم.

این فناوری بر اگزوزوم‌های جهانی شیر که ساختارهای حباب‌مانند نانویی هستند که توسط سلول‌هایی که مانند پیام‌رسان‌های کوچک عمل می‌کنند و حامل مواد مهمی مانند پروتئین‌ها، چربی‌ها و اطلاعات ژنتیکی هستند، متکی است. محققان با دستکاری شیمیایی و ژنتیکی اگزوزوم‌ها، محموله خود را به سلول‌های انسانی تحویل می‌دهند.

سه پپتید که زنجیره‌های کوتاهی از «ریزپروتئین‌ها» به نام اسیدهای آمینه هستند، به غشای هر اگزوزوم متصل هستند. یکی اگزوزوم را در یک محل خاص در بدن به خانه هدایت می‌کند. دیگری سیگنال‌های بیوشیمیایی را به سلول‌های ایمنی می‌فرستد و به آنها می‌گوید که به اگزوزوم حمله نکنند و سومین پپتید، بقای اگزوزوم را پس از قرار گرفتن داخل سلول هدف بهبود می‌بخشد.

معمولاً از لیپیدها(ترکیبات چرب) برای اتصال پپتیدها به غشای اگزوزوم استفاده می‌شود. مشکل این روش این است که لنگرهای لیپیدی زمانی که با سایر ترکیبات چربی‌دوست در بدن مواجه می‌شوند، جدا می‌شوند. بنابراین محققان چیز متفاوتی را امتحان کردند. آنها محل اتصال را در یک پروتئین غشای سطح سلولی به نام CD۸۱ ایجاد کردند که محکم به اگزوزوم متصل است.

«جیانتائو گو» از یک رویکرد «شیمی بیواورتوگونال»( bioorthogonal chemistry) استفاده کرد تا پیوندهای پایداری بین محل‌های اتصال و پپتیدها ایجاد کند. «شیمی بیواورتوگونال» به واکنش‌های شیمیایی اشاره دارد که می‌تواند داخل یک سامانه زنده بدون تداخل با فرآیندهای بیوشیمیایی رخ دهد. این تنظیم مبتنی بر شیمی، علاوه بر بهبود پایداری ساختار اگزوزوم، آن را یکنواخت‌تر می‌کند که موجب بهبود عملکرد تجاری این سامانه تحویل نوآورانه می‌شود.

«شیمی بیواورتوگونال » اصطلاحی است که به هر نوع واکنش شیمیایی اشاره دارد که می‌تواند داخل سیستم‌های زنده بدون تداخل با فرآیندهای بیوشیمیایی متداول رخ دهد. این اصطلاح توسط کارولین برتوزی در سال ۲۰۰۳ ابداع شد. مفهوم «شیمی بیواورتوگونال» از زمان معرفی، مطالعه بیومولکول‌هایی مانند گلیکان‌ها، پروتئین‌ها و لیپیدها در سیستم‌های زنده، بدون بروز سمیت سلولی امکان‌پذیر شده ‌است.

گو می‌گوید: اطمینان از این ساختار همگن به مسئولان سازمان غذا و دارو اجازه می‌دهد تا ببینند که اگزوزوم‌ها می‌توانند به طور مداوم از دسته‌ای به دسته دیگر تولید شوند. همچنین به اگزوزوم کمک می‌کند تا خود را به یک مکان خاص برساند.

وی افزود: شیمی‌درمانی مورد استفاده برای درمان سرطان را در نظر بگیرید. این دارو به صورت داخل وریدی تجویز می‌شود، بنابراین در سراسر بدن حرکت می‌کند و به تمام سلول‌های در حال رشد سریع، چه سرطانی و چه سالم، آسیب می‌زند. این «مسمومیت گسترده» منجر به عوارض جانبی مانند ریزش مو، حالت تهوع و سیستم ایمنی ضعیف می‌شود.

گو ادامه داد: درمان‌های شیمی‌درمانی نه تنها سلول‌های سرطانی را از بین می‌برند، بلکه آنها هر سلولی را که به سرعت در حال تکثیر باشد نیز می‌کشند و این چیزی است که ما می‌خواهیم با فناوری خود به حداقل برسانیم.

این فناوری علاوه بر تحویل هدفمند داروهای درمان کننده بیماری می‌تواند ابزارهای ویرایش ژن و سایر روش‌های درمانی را نیز ارائه دهد. محققان در حال کار بر روی دریافت مجوز این فناوری از طریق یک شرکت تجاری‌سازی فناوری غیرانتفاعی وابسته به دانشگاه نبراسکا هستند. ضمن اینکه حق ثبت اختراع این فناوری ثبت شده است.

محققان قصد دارند دانشجویان دانشگاه نبراسکا را برای توسعه این فناوری به کار بگیرند تا کارشان در نهایت منجر به ارائه یک برنامه تحقیقاتی داروی جدید به سازمان غذا و داروی آمریکا(FDA) شود.

زمپلنی مصمم است که تمرکز خود را روی توسعه این روش درمانی نگاه دارد و به پول زیادی که این فناوری برایش به ارمغان بیاورد، فکر نکند.

او می‌گوید: ممکن است ناخوشایند به نظر برسد، اما اگر انتخابی بین درآمد ۱۰ میلیون دلاری یا نجات جان ۱۰ میلیون نفر داشتم، به دنبال نجات جان‌ها می‌رفتم. من به خاطر پول این کار را نمی‌کنم. این در مورد کمک به مردم است.