ยีนบำบัดที่ไม่ใช่ไวรัสให้ความหวังสำหรับอาการปวดหลังเรื้อรัง

ในการศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสาร Biomaterialsนักวิจัยได้พัฒนาการบำบัดด้วยยีนที่ไม่ใช่ไวรัสรูปแบบใหม่เพื่อรักษาอาการปวดหลังจากหมอนรองกระดูกสันหลัง (DBP) โดยการนำส่งแฟกเตอร์การถอดรหัส Forkhead Box F1 (FOXF1) โดยใช้เวสิเคิลนอกเซลล์ที่ออกแบบทางวิศวกรรม (eEVs) เข้าไปในหมอนรองกระดูกสันหลังเสื่อม (IVDs) ในสิ่งมีชีวิต

อาการปวดหลังเรื้อรัง(LBP) เป็นปัญหาทั่วโลกที่เพิ่มมากขึ้นเนื่องมาจากประชากรสูงอายุและปัญหาด้านฝิ่นที่แย่ลง การรักษาในปัจจุบัน ได้แก่ การบรรเทาอาการในระยะสั้นหรือการผ่าตัดราคาแพง ซึ่งเน้นย้ำถึงความจำเป็นของการบำบัดที่ไม่ก่อให้เกิดการเสพติดและรุกรานร่างกายน้อยลง

แนวทางทางชีววิทยาในปัจจุบัน เช่น การให้ปัจจัยการเจริญเติบโต การบำบัดด้วยเซลล์ และการบำบัดด้วยยีนไวรัส สามารถลดความเสื่อมในสัตว์ทดลองและมนุษย์ได้ อย่างไรก็ตาม ปัญหาต่างๆ เช่น ผลกระทบในระยะสั้น ประสิทธิภาพในระยะยาวที่ไม่ดี ภูมิคุ้มกันและการก่อมะเร็งที่ไม่จำเป็น อาจเป็นอุปสรรคต่อการนำแนวทางเหล่านี้ไปใช้โดยตรง

ในการศึกษาครั้งนี้ นักวิจัยได้สร้างยีนบำบัดที่ไม่ใช่ไวรัสสำหรับโรคหมอนรองกระดูกสันหลังเสื่อม (IVD) โดยใช้ FOXF1-eEV

นักวิจัยถ่ายโอนยีนไปยังไฟโบรบลาสต์เอ็มบริโอของหนูหลัก (PMEF) ด้วยพลาสมิดที่มี FOXF1 หรือ pCMV6 เป็นตัวควบคุม และกำหนดลักษณะของตัวอย่าง eEV โดยใช้การวิเคราะห์การติดตามอนุภาคนาโน (NTA)

พวกเขาประเมินการโหลดโมเลกุลที่มีประสิทธิภาพใน eEV โดยใช้ปฏิกิริยาลูกโซ่พอลิเมอเรสแบบถอดรหัสย้อนกลับเชิงปริมาณ (qRT-PCR) และ PCR แบบธรรมดา การวิเคราะห์เวสเทิร์นบล็อตระบุ FOXF1 และโปรตีนเฉพาะ EV ในการก่อตัวของ eEV ทีมงานใช้พลาสมิดที่เพิ่มบริเวณโพลีลิงเกอร์ด้านบนและด้านล่างเพื่อระบุการมีอยู่ของดีเอ็นเอพลาสมิด FOXF1 ในเซลล์ผู้บริจาคและสร้าง eEV

พวกเขาตรวจสอบ mRNA เต็มความยาวที่ผลิตจาก DNA พลาสมิดใน eEV และเซลล์ผู้บริจาค

นักวิจัยได้สร้างเวสิเคิลนอกเซลล์ที่มีปัจจัยการถอดรหัสเพื่อฟื้นฟูการทำงานของเนื้อเยื่อและเปลี่ยนแปลงการตอบสนองต่อความเจ็บปวดในแบบจำลองสัตว์ของ DBP

พวกเขาได้ระบุ EVs สำหรับการขนส่งและการกระจายของ FOXF1 เข้าไปในหมอนรองกระดูกสันหลังที่ได้รับความเสียหายในแบบจำลองเมาส์ของอาการปวดหลังจากหมอนรองกระดูกสันหลังเพื่อตรวจสอบการยับยั้ง FOXF1 eEV ของการเสื่อมของหมอนรองกระดูกสันหลัง

ทีมได้รวมการทดสอบทางชีวกลศาสตร์ของหมอนรองกระดูกสันหลังของหนูเข้ากับการสร้างภาพ การเปลี่ยนแปลงของเมทริกซ์นอกเซลล์ (ECM) และการตอบสนองต่อความเจ็บปวดที่ประเมินหลังจาก 12 สัปดาห์ เพื่อยืนยันการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างและการทำงาน รวมถึงความเจ็บปวดที่เกิดจากการแทรกแซงทางการรักษา

การประเมินความเจ็บปวดก่อนและหลังการผ่าตัด ได้แก่ การถ่ายภาพด้วยไมโครคอมพิวเตอร์โทโมกราฟี (micro-CT) การถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (MRI) การทดสอบเชิงกล การย้อมอัลเซียนบลู (AB) และพิโครซิเรียสเรด (PSR) การทดสอบไดเมทิลเมทิลีนบลู และภูมิคุ้มกันเนื้อเยื่อ (IHC)

การศึกษานี้เกี่ยวข้องกับเทคนิคการผ่าตัด โดยนักวิจัยจะให้ Buprenorphine ER ฉีดใต้ผิวหนังในหนูเพื่อควบคุมอาการปวดหลังการผ่าตัด

ทีมงานได้ทำการประเมินพฤติกรรมก่อนการผ่าตัดและทุกๆ สองสัปดาห์ตั้งแต่สี่ถึง 12 สัปดาห์หลังการผ่าตัดโดยใช้หลากหลายวิธี รวมถึงการทดสอบภาคสนาม การทดสอบแผ่นเย็น การทดสอบแบบแขวนหาง และการแขวนลวด

การทดสอบภาคสนามเปิดจะประเมินกิจกรรมที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติของหนู การทดสอบแผ่นเย็นจะวัดความรู้สึกเจ็บปวดจากความร้อน การทดสอบการแขวนบริเวณหางจะวัดความเจ็บปวดตามแนวแกน และการทดสอบการแขวนด้วยลวดจะวัดความแข็งแรง

สิบสองสัปดาห์หลังการผ่าตัด ทีมได้ผ่ากระดูกสันหลังส่วนเอวของสัตว์โดยใช้การติดตามเส้นประสาทและหลอดเลือดแดงต้นขาเพื่อระบุหมอนรองกระดูกสันหลังระหว่าง L4 และ L5, L5 และ L6 และ L6 และ S1 IVD พวกเขาใช้ IVD L5/L6 เพื่อประเมินเนื้อเยื่อวิทยาและกำหนดปริมาณไกลโคสะมิโนไกลแคน (GAG)

FOXF1 eEV ลดการตอบสนองต่อความเจ็บปวดอย่างมีนัยสำคัญในขณะที่ฟื้นฟูโครงสร้างและการทำงานของ IVD รวมถึงความสูงของหมอนรองกระดูกที่ดีขึ้น การกักเก็บน้ำของเนื้อเยื่อ ปริมาณโปรตีโอไกลแคน และคุณสมบัติเชิงกล

การศึกษาเน้นไปที่การปลดปล่อย eEV ที่มี FOXF1 จากไฟโบรบลาสต์หลักที่ถูกถ่ายโอนแฟกเตอร์การถอดรหัส FOXF1 RT PCR เชิงปริมาณแสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในระดับการถอดรหัส mRNA ของ FOXF1 และระดับ mRNA ของ FOXF1 ที่ถอดรหัสเต็มความยาวเมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ที่ถูกถ่ายโอนแฟกเตอร์ pCMV6

การบำบัดด้วย FOXF1 eEV สามารถลดการตอบสนองของความเจ็บปวดในแบบจำลองการเจาะหมอนรองกระดูกสันหลังส่วนเอวในหนูได้นานถึง 12 สัปดาห์ หนูตัวเมียมีอาการชักนานกว่าในกลุ่มที่ได้รับการรักษาด้วย FOXF1 เมื่อเทียบกับกลุ่มที่ได้รับบาดเจ็บ ซึ่งอาการชักจะคงอยู่เป็นเวลาอย่างน้อย 12 สัปดาห์หลังการรักษา

การบำบัดด้วย FOXF1 eEV ช่วยเพิ่มการให้น้ำแก่เนื้อเยื่อ IVD และความสูงในสัตว์ที่ได้รับบาดเจ็บและเสื่อมในร่างกาย ในขณะที่ยังคงรักษาระดับการให้น้ำแก่เนื้อเยื่อและความเข้มของภาพที่ถ่วงน้ำหนัก T2 ของดิสก์ IVD ไว้

อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยได้สังเกตเห็นการลดลงของความสูงของหมอนรองกระดูกในสัตว์ที่ได้รับบาดเจ็บและสัตว์ที่ได้รับการรักษาด้วย pCMV6 eEV หนูที่ได้รับการรักษาด้วย FOXF1 eEV ไม่มีการลดลงของความสูงของหมอนรองกระดูก 12 สัปดาห์หลังการรักษา เพศไม่มีผลต่อผลลัพธ์การทำงาน

FOXF1 eEV ช่วยฟื้นฟูการทำงานเชิงกลของ IVD ที่เสียหายและเสื่อมสภาพในร่างกาย ภายใต้แรงกดตามแนวแกน IVD ที่ได้รับการรักษาด้วย FOXF1 eEV แสดงให้เห็นความแข็งของ NZ ที่ปรับมาตรฐานแล้วที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับ IVD ที่เสียหาย

ภายใต้สภาวะการคืบคลาน IVD ที่เสียหายจะแสดงให้เห็นการเคลื่อนตัวคืบคลานที่ปกติเพิ่มขึ้น ซึ่งบ่งบอกถึงการลดลงของความแข็งยืดหยุ่นของคืบคลานที่ปกติ

ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการลดปริมาณ GAG ใน IVD ที่เสียหายจะเพิ่มความยืดหยุ่นเชิงกล แต่การบำบัดด้วย eEV จะป้องกันการสูญเสียไกลโคสะมิโนไกลแคนและการเปลี่ยนแปลงการทำงานเชิงกลที่ตามมา

FOXF1 eEVs กระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างและการทำงานใน IVD โดยการเพิ่มระดับโปรตีโอไกลแคนและ GAG

ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่า eEV ที่มีปัจจัยการถอดรหัสทางการพัฒนาจำนวนมากสามารถรักษาโรคข้อที่เจ็บปวด เช่น DBP ได้ด้วยการส่งปัจจัยการถอดรหัสเหล่านี้เข้าไปในข้อเสื่อมและข้อที่เจ็บปวดโดย IVD

กลยุทธ์นี้อาจช่วยลดความผิดปกติทางโครงสร้างและการทำงานที่เกิดจากโรคและควบคุมการตอบสนองต่อความเจ็บปวดในลักษณะเฉพาะเพศได้

นักวิจัยแนะนำให้ใช้ปัจจัยการถอดรหัสทางพัฒนาการ เช่น FOXF1 เพื่อเปลี่ยนเซลล์ NP ที่เสื่อมให้เข้าสู่สถานะโปรแอนาโบลิกในร่างกาย จำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อพิจารณาประสิทธิผลในการรักษา