Вчені відкрили потенційну заміну опіоїдів для лікування болю в спині

Нещодавні дослідження демонструють, що генна терапія за допомогою наноносіїв може ефективно відновлювати диски хребта та зменшувати біль у спині у мишей, пропонуючи багатообіцяльну альтернативу традиційним методам лікування болю та потенційно покращуючи результати хірургічних втручань.

Біль у спині, пов’язаний з міжхребцевими дисками, може одного дня отримати своє терапевтичне рішення: генна терапія, що доставляється природними наноносіями, яка, як показує нове дослідження, відновлює пошкоджені диски хребта і зменшує больові симптоми у мишей.

Вчені сконструювали наноносії, використовуючи клітини сполучної тканини мишей, які називаються фібробластами, як модель клітин шкіри, і завантажили їх генетичним матеріалом білка, що є ключовим для розвитку тканин. Команда вводила розчин, що містив носії, у пошкоджені диски мишей одночасно з травмою спини.

Оцінюючи результати протягом 12 тижнів, дослідники виявили за допомогою візуалізації, аналізу тканин, механічних і поведінкових тестів, що генна терапія відновила структурну цілісність і функцію дегенеративних дисків і зменшила ознаки болю в спині у тварин.

«Ми маємо унікальну стратегію, яка здатна як регенерувати тканини, так і пригнічувати деякі симптоми болю», — сказала співавтор дослідження Девіна Пурмессур Волтер, доцент кафедри біомедичної інженерії Університету штату Огайо.

Хоча є ще багато чого, що потрібно вивчити, результати дослідження свідчать про те, що генна терапія може стати ефективною і довготривалою альтернативою опіоїдам для лікування виснажливого болю в спині.

Покращення хірургічних результатів за допомогою генної терапії

«Це можна використовувати одночасно з хірургічним втручанням, щоб фактично прискорити загоєння самого диска», — сказала співавтор дослідження Наталія Хігіта-Кастро, доцент кафедри біомедичної інженерії та неврологічної хірургії в Університеті штату Огайо. «Ваші власні клітини фактично виконують роботу і повертаються до здорового стану».

Дослідження було нещодавно опубліковане онлайн в журналі Biomaterials.

За оцінками, 40% випадків болю в попереку пов’язані з дегенерацією м’яких міжхребцевих дисків, які поглинають удари і забезпечують гнучкість хребта, як свідчать попередні дослідження. І хоча видалення випинання тканини грижі під час операції зазвичай зменшує біль, воно не відновлює сам диск, який продовжує дегенерувати з часом.

«Як тільки ви видаляєте шматочок, тканина декомпресується, як спущене колесо», — говорить Пурмессур Вальтер. «Процес захворювання продовжується і впливає на інші диски з обох боків, тому що ви втрачаєте тиск, який є критично важливим для функції хребта. Клініцисти не мають хорошого способу вирішити цю проблему».

Це нове дослідження ґрунтується на попередній роботі лабораторії Хігіта-Кастро, яка рік тому повідомила, що наноносії, які називаються позаклітинними везикулами, завантаженими протизапальним вантажем, стримують пошкодження тканин у пошкоджених легенях мишей. Сконструйовані носії є копіями природних позаклітинних везикул, які циркулюють у крові та біологічних рідинах людини, передаючи повідомлення між клітинами.

Розвиток терапії позаклітинними везикулами

Для створення везикул вчені застосовують електричний заряд до клітини-донора, щоб тимчасово відкрити отвори в її мембрані, і доставляють всередину отриману ззовні ДНК, яка перетворюється на специфічний білок, а також молекули, які спонукають до виробництва ще більш функціонального білка.

У цьому дослідженні вантаж складався з матеріалу для виробництва «піонерного» білка фактора транскрипції під назвою FOXF1, який є важливим для розвитку і росту тканин.

«Наша концепція полягає в підведенні підсумків розвитку: FOXF1 експресується під час розвитку і в здорових тканинах, але з віком його рівень знижується», — сказав Пурмессур Вальтер. «По суті, ми намагаємося обдурити клітини і повернути їх до стану розвитку, коли вони ростуть і перебувають у найкращому стані здоров’я».

В експериментах мишей з пошкодженими дисками, які отримували наноносії FOXF1, порівнювали з мишами, які отримували фізіологічний розчин або імітацію наноносіїв, а також з неушкодженими мишами.

Порівняно з контрольною групою, диски мишей, які отримували генну терапію, продемонстрували цілу низку покращень: Тканина знову набрякла і стала більш стабільною завдяки виробленню білка, який утримує воду та інші білки матриксу, що сприяє збільшенню діапазону рухів, здатності витримувати навантаження та гнучкості хребта. Поведінкові тести показали, що терапія зменшила симптоми болю у мишей, хоча ці реакції відрізнялися залежно від статі — самці та самки демонстрували різний рівень чутливості до болю залежно від типів рухів, які оцінювалися.

За словами дослідників, ці результати свідчать про цінність використання універсальних донорських клітин дорослих для створення цих позаклітинних везикулярних методів лікування, оскільки вони не несуть ризику виникнення імунної відповіді. В ідеалі, генна терапія також повинна функціонувати як одноразове лікування — терапевтичний подарунок, який можна дарувати безперервно.

«Ідея перепрограмування клітин полягає в тому, що ви експресуєте цей фактор транскрипції, і клітина переходить у здоровий стан і залишається прихильником цього здорового фенотипу — і це перетворення, як правило, не є тимчасовим», — каже Хігіта-Кастро. «Отже, теоретично, ви не очікуєте, що вам доведеться значно збільшувати дозу».

Попереду ще багато експериментів, які вивчатимуть вплив інших транскрипційних факторів, що сприяють розвитку міжхребцевих дисків. Оскільки в першому дослідженні використовувалися молоді дорослі миші, команда також планує перевірити ефекти терапії на старших тваринах, які моделюють вікову дегенерацію, і, зрештою, в клінічних випробуваннях на більших тваринах, у яких, як відомо, розвиваються проблеми зі спиною.