การบำบัดด้วยยีนที่ไม่ใช่ไวรัสช่วยให้เกิดอาการปวดหลังเรื้อรังได้

ในการศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน วารสาร Biomaterials นักวิจัยได้พัฒนายีนบำบัดที่ไม่ใช่ไวรัสชนิดใหม่ เพื่อรักษาอาการปวดหลังที่ไม่ก่อให้เกิดโรค (DBP) โดยการส่งปัจจัยการถอดรหัส Forkhead กล่อง F1 (FOXF1) โดยใช้ถุงนอกเซลล์ (eEV) ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเข้าไปในหมอนรองกระดูกเสื่อม (IVD) ในร่างกาย

อาการปวดหลังส่วนล่าง (LBP) เรื้อรังเป็นปัญหาระดับโลกที่กำลังเติบโตเนื่องจากประชากรสูงวัยและปัญหาฝิ่นที่เลวร้ายลง การรักษาในปัจจุบันรวมถึงการบรรเทาระยะสั้นหรือการผ่าตัดราคาแพง โดยเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการรักษาที่ไม่ทำให้ติดและลุกลามน้อยกว่า

การบำบัดทางชีววิทยาในปัจจุบัน รวมถึงการบริหารปัจจัยการเจริญเติบโต การบำบัดด้วยเซลล์ และการบำบัดด้วยยีนของไวรัส สามารถลดการเสื่อมในสัตว์และมนุษย์ได้ อย่างไรก็ตาม ความกังวล เช่น ผลกระทบในระยะสั้น ประสิทธิภาพในระยะยาวที่ไม่ดี และภูมิคุ้มกันและการสร้างเนื้องอกที่ไม่จำเป็น อาจขัดขวางการประยุกต์ใช้วิธีการเหล่านี้โดยตรง

ในการศึกษานี้ นักวิจัยได้สร้างยีนบำบัดที่ไม่ใช่ไวรัสสำหรับการเสื่อมของหมอนรองกระดูกสันหลัง (IVD) โดยใช้ FOXF1-eEV

นักวิจัยได้แปลงไฟโบรบลาสต์ตัวอ่อนของเมาส์หลัก (PMEF) ด้วยพลาสมิดที่มี FOXF1 หรือ pCMV6 เป็นตัวควบคุมและแสดงตัวอย่าง eEV ที่แสดงลักษณะเฉพาะโดยใช้การทดสอบการติดตามอนุภาคนาโน (NTA)

พวกเขาประเมินการบรรทุกสินค้าระดับโมเลกุลอย่างมีประสิทธิภาพไปยัง eEV โดยใช้ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสแบบถอดรหัสย้อนกลับเชิงปริมาณ (qRT-PCR) และ PCR ทั่วไป การวิเคราะห์ Western blot ระบุ FOXF1 และโปรตีน EV เฉพาะในรูปแบบ eEV ทีมงานใช้พลาสมิดที่ปรับปรุงบริเวณพอลิลิงก์เกอร์ต้นทางและปลายน้ำเพื่อตรวจสอบการมีอยู่ของ DNA พลาสมิดของ FOXF1 ในเซลล์ของผู้บริจาคและสร้าง eEV

พวกเขาตรวจสอบ mRNA แบบเต็มความยาวที่ผลิตจากพลาสมิด DNA ใน eEV และเซลล์ผู้บริจาค

นักวิจัยสร้างถุงน้ำนอกเซลล์ที่มีปัจจัยการถอดรหัสเพื่อฟื้นฟูการทำงานของเนื้อเยื่อและปรับเปลี่ยนการตอบสนองต่อความเจ็บปวดในแบบจำลองสัตว์ของ DBP

พวกเขาระบุ EV เพื่อขนส่งและแจกจ่าย FOXF1 ไปยังหมอนรองกระดูกสันหลังที่เสียหาย ในรูปแบบเมาส์ที่มีอาการปวดหลังโดยไม่รู้ตัว เพื่อตรวจสอบการยับยั้ง FOXF1 eEV ของการเสื่อมของหมอนรองกระดูกสันหลัง

ทีมงานผสมผสานการทดสอบทางชีวกลศาสตร์ของหมอนรองกระดูกสันหลังของเมาส์เข้ากับการถ่ายภาพ การเปลี่ยนแปลงของเมทริกซ์นอกเซลล์ (ECM) และการตอบสนองต่อความเจ็บปวดที่ประเมินหลังจาก 12 สัปดาห์ เพื่อยืนยันการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างและการทำงาน ตลอดจนความเจ็บปวดที่เกิดจากการแทรกแซงของการรักษา

การประเมินความเจ็บปวดก่อนการผ่าตัดและหลังการรักษารวมถึงการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ด้วยไมโครคอมพิวเตอร์ (micro-CT), การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI), การทดสอบทางกล, การย้อมด้วยสี Alcian blue (AB) และการย้อมสีด้วยพิโครซิเรียสเรด (PSR), การทดสอบไดเมทิลเมทิลีนบลู และอิมมูโนฮิสโตเคมี (IHC ) ).

การศึกษานี้เกี่ยวข้องกับเทคนิคการผ่าตัดที่นักวิจัยฉีด Buprenorphine ER ใต้ผิวหนังเข้าไปในหนูเพื่อควบคุมความเจ็บปวดหลังการผ่าตัด

ทีมงานทำการประเมินพฤติกรรมก่อนการผ่าตัดและทุกสองสัปดาห์ตั้งแต่ 4 ถึง 12 สัปดาห์หลังการผ่าตัด โดยใช้เทคนิคที่หลากหลาย เช่น การทดสอบในสนามเปิด แผ่นเย็น ระบบกันสะเทือนส่วนหาง และระบบกันสะเทือนแบบลวด

การทดสอบภาคสนามแบบเปิดเป็นการประเมินกิจกรรมที่เกิดขึ้นเองของหนู การทดสอบแผ่นเย็นวัดภาวะปวดแสบปวดร้อนจากความร้อน การทดสอบระบบกันสะเทือนของส่วนท้ายวัดความเจ็บปวดตามแนวแกน และการทดสอบความแข็งแรงของสายไฟที่วัดได้

สิบสองสัปดาห์หลังการผ่าตัด ทีมงานได้ผ่ากระดูกสันหลังส่วนเอวของสัตว์เหล่านั้น โดยใช้เส้นประสาทต้นขาและการติดตามหลอดเลือดแดงเพื่อระบุหมอนรองกระดูกสันหลังระหว่าง L4 และ L5, L5 และ L6 และ L6 และ S1 IVD พวกเขาใช้ L5/L6 IVD เพื่อประเมินมิญชวิทยาและพิจารณาปริมาณไกลโคซามิโนไกลแคน (GAG)

FOXF1 eEVs ลดการตอบสนองต่อความเจ็บปวดอย่างมีนัยสำคัญในขณะที่ฟื้นฟูโครงสร้างและการทำงานของ IVD รวมถึงการปรับปรุงความสูงของหมอนรองกระดูก ความชุ่มชื้นของเนื้อเยื่อ ปริมาณโปรตีโอไกลแคน และคุณสมบัติเชิงกล

การศึกษามุ่งเน้นไปที่การปล่อย eEV ที่โหลด FOXF1 จากไฟโบรบลาสต์ปฐมภูมิที่ถูกแปลงสภาพด้วยปัจจัยการถอดรหัส FOXF1 RT PCR เชิงปริมาณแสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในระดับการถอดเสียง FOXF1 mRNA และระดับ mRNA ของ FOXF1 ที่ถอดความความยาวเต็มเมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ที่แปลงสภาพด้วย pCMV6

การบำบัดด้วย FOXF1 eEV สามารถลดการตอบสนองต่อความเจ็บปวดในเมาส์เจาะแผ่นดิสก์บริเวณเอวได้นานถึง 12 สัปดาห์ หนูตัวเมียแสดงเวลาการได้มาในกลุ่มที่ได้รับ FOXF1 นานกว่าในกลุ่มที่มีรอยโรค ซึ่งกินเวลาอย่างน้อย 12 สัปดาห์หลังการรักษา

การบำบัดด้วย FOXF1 eEV ช่วยเพิ่มความชุ่มชื้นและความสูงของเนื้อเยื่อ IVD ในสัตว์ที่ได้รับบาดเจ็บและความเสื่อมในร่างกาย ขณะเดียวกันก็รักษาระดับความชุ่มชื้นและความเข้มของภาพ IVD ที่ถ่วงน้ำหนักด้วย T2

อย่างไรก็ตาม ทีมงานสังเกตเห็นการลดลงของความสูงของหมอนรองกระดูกในสัตว์ที่ได้รับบาดเจ็บและสัตว์ที่ได้รับการรักษาด้วย pCMV6 eEV หนูที่ได้รับการรักษาด้วย FOXF1 eEV ไม่มีความสูงของแผ่นดิสก์ลดลง 12 สัปดาห์หลังการรักษา เพศไม่ส่งผลต่อผลลัพธ์การทำงาน

FOXF1 eEVs ฟื้นฟูการทำงานเชิงกลของ IVD ที่เสียหายและเสื่อมสภาพ ในวิฟ ภายใต้ความเครียดตามแนวแกน IVD ที่ได้รับ FOXF1 eEV มีความแข็งของ NZ ที่เป็นมาตรฐานสูงกว่าเมื่อเทียบกับ IVD ที่เสียหาย

ภายใต้สภาวะการคืบ IVD ที่เสียหายแสดงการเคลื่อนตัวของคืบที่ถูกทำให้เป็นมาตรฐานเพิ่มขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าความแข็งของความยืดหยุ่นของคืบที่ทำให้เป็นมาตรฐานลดลง

ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการลดปริมาณ GAG ใน IVD ที่เสียหายจะเพิ่มความยืดหยุ่นเชิงกล แต่การบำบัดด้วย eEV จะป้องกันการสูญเสียไกลโคซามิโนไกลแคนและการเปลี่ยนแปลงการทำงานของกลไกในภายหลัง

FOXF1 eEV ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและการทำงานของ IVD โดยการเพิ่มระดับของโปรตีโอไกลแคนและ GAG

ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่า eEV ที่เต็มไปด้วยปัจจัยการถอดรหัสพัฒนาการสามารถรักษาโรคข้อต่อที่เจ็บปวด เช่น DBP ได้โดยการส่งปัจจัยการถอดรหัสเหล่านี้ไปยังข้อต่อ IVD ที่เสื่อมและเจ็บปวด

กลยุทธ์นี้อาจช่วยลดความผิดปกติทางโครงสร้างและการทำงานที่เกิดจากโรค ตลอดจนควบคุมการตอบสนองต่อความเจ็บปวดเฉพาะเพศ

นักวิจัยยังแนะนำให้ใช้ปัจจัยการถอดรหัสเชิงพัฒนาการ เช่น FOXF1 เพื่อแปลงเซลล์ NP ที่เสื่อมโทรมให้เป็นสถานะโปรอะนาโบลิก ในร่างกาย จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อพิจารณาประสิทธิภาพการรักษา