ריפוי גנטי לא ויראלי מציע תקווה לכאבי גב תחתון כרוניים

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת Biomaterials, פיתחו חוקרים טיפול גני חדשני שאינו ויראלי לטיפול בכאבי גב דיסקוגניים (DBP) על ידי העברת גורם התעתוק Forkhead Box F1 (FOXF1) באמצעות שלפוחיות חוץ-תאיות מהונדסות (eEVs) לתוך דיסקים בין-חולייתיים ניווניים (IVDs) in vivo.

כאבי גב תחתון כרוניים (LBP) הם בעיה עולמית הולכת וגדלה עקב הזדקנות האוכלוסייה והחמרת בעיות אופיואידים. הטיפולים הנוכחיים כוללים הקלה לטווח קצר או ניתוחים יקרים, מה שמדגיש את הצורך בטיפולים לא ממכרים ופחות פולשניים.

גישות ביולוגיות עכשוויות, כולל מתן גורמי גדילה, טיפול תאי וריפוי גנטי ויראלי, יכולות להפחית ניוון במודלים של בעלי חיים ובני אדם. עם זאת, בעיות כגון השפעות לטווח קצר, יעילות ירודה לטווח ארוך, ואימונוגניות ואונקוגניות מיותרות עלולות להפריע ליישום ישיר של גישות אלו.

במחקר זה, החוקרים פיתחו טיפול גני לא ויראלי לניוון דיסק בין-חולייתי (IVD) באמצעות FOXF1-eEV.

החוקרים ביצעו טרנספקציה של פיברובלסטים עובריים ראשוניים של עכברים (PMEF) עם פלסמידים המכילים FOXF1 או pCMV6 כביקורת ואפיינו דגימות eEV באמצעות מבחן מעקב ננו-חלקיקים (NTA).

הם העריכו את יעילות העמסת מטען מולקולרי לתוך כלי רכב חשמליים אלקטרוניים (eEVs) באמצעות PCR כמותי (qRT-PCR) ו-PCR קונבנציונלי. ניתוח Western blot זיהה חלבונים ספציפיים ל-EV מסוג FOXF1 בתצורות eEV. הצוות השתמש בפלסמידים המשפרים את אזורי הפולילינקר העליונים והתחתונים כדי לקבוע את נוכחות ה-DNA הפלסמידי FOXF1 בתאי התורם ויצר eEVs.

הם בחנו mRNA באורך מלא המופק מ-DNA פלסמיד ב-eEVs ובתאים תורם.

חוקרים יצרו שלפוחיות חוץ-תאיות עם גורמי שעתוק כדי לשקם את תפקוד הרקמות ולשנות תגובות כאב במודל חיה של DBP.

הם זיהו רכיבים חשמליים (EVs) להובלה והפצה של FOXF1 לדיסקים בין-חולייתיים פגומים במודל עכבר של כאבי גב דיסקוגניים כדי לקבוע את עיכוב FOXF1 eEV של ניוון דיסק בין-חולייתי.

הצוות שילב בדיקות ביומכניות של דיסקים בין-חולייתיים בעכברים עם הדמיה, שינויים במטריצה החוץ-תאית (ECM) ותגובות כאב שהוערכו לאחר 12 שבועות כדי לאשר שינויים במבנה ובתפקוד, כמו גם כאב, הנגרמים על ידי ההתערבות הטיפולית.

הערכות כאב לפני ואחרי הניתוח כללו מיקרו-טומוגרפיה ממוחשבת (micro-CT), דימות תהודה מגנטית (MRI), בדיקות מכניות, צביעה בכחול אלציאן (AB) ואדום פיקרוסיריוס (PSR), בדיקת כחול דימתילמתילן ואימונוהיסטוכימיה (IHC).

המחקר כלל טכניקה כירורגית שבה החוקרים העניקו בופרנורפין ER תת עורית לעכברים כדי לשלוט בכאב לאחר הניתוח.

הצוות ערך הערכות התנהגותיות לפני הניתוח וכל שבועיים בין ארבעה ל-12 שבועות לאחר הניתוח, תוך שימוש במגוון שיטות, כולל מבחן שדה פתוח, צלחת קרה, תליית זנב ותליית חוט.

מבחן השטח הפתוח העריך את הפעילות הספונטנית של עכברים; בדיקות צלחת קור מדדו היפראלגזיה תרמית; בדיקות תליית זנב מדדו כאב צירי; ומבחני תליית תיל מדדו חוזק.

שנים עשר שבועות לאחר הניתוח, הצוות ניתח את עמוד השדרה המותני של בעלי החיים באמצעות עקיבה של עצבים ועורקים הירך כדי לזהות דיסקים בין חוליות בין L4 ל-L5, L5 ו-L6, ו-IVD L6 ו-S1. הם השתמשו ב-IVD L5/L6 כדי להעריך היסטולוגיה ולקבוע את תכולת גליקוזאמינוגליקן (GAG).

אלקטרודות EEV של FOXF1 הפחיתו משמעותית את תגובות הכאב תוך שיקום מבנה ותפקוד של ה-IVD, כולל שיפור בגובה הדיסק, הידרציה ברקמות, תכולת פרוטאוגליקן ותכונות מכניות.

המחקר התמקד בשחרור של תאים חשמליים חשמליים (eEVs) טעונים ב-FOXF1 מפיברובלסטים ראשוניים שעברו טרנספקציה עם גורם התעתוק FOXF1. RT PCR כמותי הראה עלייה משמעותית ברמות תעתיק mRNA של FOXF1 וברמות mRNA של FOXF1 שעברו תעתוק באורך מלא בהשוואה לתאים שעברו טרנספקציה עם pCMV6.

טיפול eEV באמצעות FOXF1 יכול להפחית תגובות כאב במודל ניקור דיסק מותני בעכברים למשך עד 12 שבועות. עכברות נקבות הראו זמני התקפים ארוכים יותר בקבוצה שטופלה ב-FOXF1 מאשר בקבוצה הפצועה, שנמשכו לפחות 12 שבועות לאחר הטיפול.

טיפול eEV עם FOXF1 שיפר את הידרציה וגובה רקמת ה-IVD בבעלי חיים פצועים ומנוונים in vivo, תוך שמירה על רמות הידרציה ועוצמת התמונה המשוקללת של T2 בדיסק ה-IVD.

עם זאת, הצוות צפה בירידה בגובה הדיסק אצל בעלי חיים פצועים ובעלי חיים שטופלו ב-pCMV6 eEV. עכברים שטופלו ב-FOXF1 eEV לא ראו ירידה בגובה הדיסק 12 שבועות לאחר הטיפול. מין לא השפיע על התוצאות התפקודיות.

מכשירי FOXF1 eEV שיקמו את התפקוד המכני של מכשירי IVD פגומים ומנוונים in vivo. תחת לחץ צירי, מכשירי IVD שטופלו ב-FOXF1 eEV הראו נוקשות ניו זילנדית מנורמלת גבוהה יותר בהשוואה למכשירי IVD פגומים.

בתנאי זחילה, IVDs פגומים הציגו תזוזות זחילה מנורמלות מוגברות, דבר המצביע על ירידה בקשיחות אלסטית הזחילה המנורמלת.

התוצאות מראות כי הפחתת תכולת GAG ב-VDs פגומים מגבירה את הגמישות המכנית, אך טיפול eEV מונע אובדן גליקוזאמינוגליקנים ושינויים בתפקוד המכני לאחר מכן.

רכיבי eEV של FOXF1 גרמו לשינויים מבניים ותפקודיים ב-IVD על ידי העלאת רמות הפרוטאוגליקן ו-GAG.

תוצאות המחקר הראו כי מכשירי חשמל אלקטרוניים (eEVs) עמוסים בגורמי שעתוק התפתחותיים יכולים לטפל במחלות מפרקים כואבות כגון DBP על ידי העברת גורמי שעתוק אלה למפרקים ניווניים וכואבים באמצעות IVD.

אסטרטגיה זו עשויה לסייע בהפחתת החריגות המבניות והתפקודיות הנגרמות על ידי המחלה ולווסת תגובות כאב באופן ספציפי למגדר.

החוקרים המליצו גם להשתמש בגורמי שעתוק התפתחותיים כגון FOXF1 כדי להעביר תאי NP ניווניים למצב פרו-אנבולי in vivo. נדרשים מחקרים נוספים כדי לקבוע את יעילותו הטיפולית.