טיפול גנטי לא ויראלי מציע תקווה לכאבי גב תחתון כרוניים

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת Biomaterials, חוקרים פיתחו טיפול גנטי לא ויראלי חדש לטיפול בכאבי גב דיסקוגניים (DBP) על ידי מתן גורם השעתוק Forkhead תיבה F1 (FOXF1) באמצעות שלפוחיות תאיות מהונדסות (eEVs) לתוך דיסקים בין-חולייתיים ניווניים (IVDs) in vivo.

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

טיפולים ביולוגיים נוכחיים, כולל מתן גורמי גדילה, טיפול בתאים וטיפולים גנים ויראליים, יכולים להפחית ניוון במודלים של בעלי חיים ובני אדם. עם זאת, דאגות כגון השפעות לטווח קצר, יעילות ירודה לטווח ארוך ואימונוגניות מיותרת וגידוליות עשויות למנוע את היישום הישיר של שיטות אלו.

במחקר זה, חוקרים הקימו טיפול גנטי לא ויראלי לניוון דיסק בין-חולייתי (IVD) באמצעות FOXF1-eEV.

החוקרים העבירו פיברובלסטים עובריים של עכברים ראשוניים (PMEFs) עם פלסמיד המכיל FOXF1 או pCMV6 כבקרה ואפיינו דגימות eEV באמצעות מבחן מעקב ננו-חלקיקים (NTA).

הם העריכו את הטעינה היעילה של מטען מולקולרי לתוך eEVs באמצעות תגובת שרשרת של תעתוק פולימראז כמותי (qRT-PCR) ו-PCR קונבנציונלי. ניתוח הכתם המערבי זיהה FOXF1 וחלבוני EV ספציפיים בתצורות eEV. הצוות השתמש בפלסמידים המשפרים את אזורי הפולי-לינקרים במעלה הזרם והמורד הזרם כדי לקבוע את נוכחות ה-DNA של פלסמיד FOXF1 בתאי התורמים ויצרו eEVs.

הם בדקו mRNA באורך מלא שהופק מ-DNA פלסמיד ב-eEVs ותאי תורמים.

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

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

הצוות שילב בדיקות ביומכניות של דיסקים בין-חולייתיים של עכברים עם הדמיה, שינויים במטריקס חוץ-תאי (ECM) ותגובות כאב שהוערכו לאחר 12 שבועות כדי לאשר שינויים במבנה ובתפקוד, כמו גם כאב שנגרם כתוצאה מההתערבות הטיפולית.

הערכות כאב לפני ניתוח ואחרי טיפול כללו טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (מיקרו-CT), הדמיית תהודה מגנטית (MRI), בדיקות מכניות, צביעת אלסיאן כחול (AB) ו-picrosirius אדום (PSR), בדיקת דימתיל-מתילן כחול ואימונוהיסטוכימיה (IHC ) ).

המחקר כלל טכניקה כירורגית שבה החוקרים הזריקו Buprenorphine ER תת עורית לעכברים כדי לשלוט בכאב שלאחר הניתוח.

הצוות ערך הערכות התנהגותיות לפני הניתוח וכל שבועיים מארבעה עד שנים עשר שבועות לאחר הניתוח, תוך שימוש במגוון טכניקות כגון בדיקת שדה פתוח, פלטה קרה, מתליית זנב ומתליית תיל.

מבחן השדה הפתוח העריך את הפעילות הספונטנית של עכברים; בדיקות פלטה קרה מדדו היפראלגזיה תרמית; בדיקות מתליית הזנב מדדו כאב צירי; ובדיקות מתלי תיל מדדו חוזק.

12 שבועות לאחר הניתוח, הצוות ניתח את עמוד השדרה המותני של החיות, תוך שימוש במעקב אחר עצבי הירך והעורקים כדי לזהות דיסקים בין-חולייתיים בין L4 ו-L5, L5 ו-L6, ו-L6 ו-S1 IVD. הם השתמשו ב-L5/L6 IVD כדי להעריך היסטולוגיה ולקבוע תכולת גליקוזאמינוגליקן (GAG).

FOXF1 eEVs הפחיתו משמעותית את תגובות הכאב תוך שחזור המבנה והתפקוד של IVD, כולל שיפורים בגובה הדיסק, הידרציה של רקמות, תכולת פרוטאוגליקן ותכונות מכניות.

המחקר התמקד בשחרור של eEVs טעוני FOXF1 מפיברובלסטים ראשוניים שעברו טרנספקציה עם גורם השעתוק FOXF1. RT PCR כמותי הראה עלייה משמעותית ברמות תמלול ה-mRNA של FOXF1 ורמות ה-mRNA של FOXF1 מתומללות באורך מלא בהשוואה לתאים שעברו טרנספורמציה ב-pCMV6.

טיפול ב-FOXF1 eEV יכול להפחית את תגובות הכאב במודל של עכבר ניקור דיסק מותני למשך עד 12 שבועות. עכברים נקבות הראו זמני רכישה ארוכים יותר בקבוצה שטופלה ב-FOXF1 מאשר בקבוצת הפגועים, שנמשכו לפחות 12 שבועות לאחר הטיפול.

טיפול ב-FOXF1 eEV שיפר את ההידרציה ואת גובה רקמת ה-IVD בבעלי חיים פצועים וניוונים in vivo תוך שמירה על רמות הידרציה ועוצמת תמונת IVD במשקל T2.

עם זאת, הצוות ראה ירידה בגובה הדיסק בבעלי חיים פצועים ובבעלי חיים שטופלו ב-pCMV6 eEV. לעכברים שטופלו ב-FOXF1 eEV לא הייתה ירידה בגובה הדיסק 12 שבועות לאחר הטיפול. המגדר לא השפיע על תוצאות תפקודיות.

FOXF1 eEVs שיקמו את התפקוד המכני של IVDs פגומים ומנוונים in vivo. תחת לחץ צירי, IVDs שטופלו ב-FOXF1 eEV הראו קשיחות NZ מנורמלת גבוהה יותר בהשוואה ל-IVD פגום.

בתנאי זחילה, IVDs פגומים הראו תזוזות זחילה מנורמלות מוגברות, מה שמצביע על ירידה בנוקשות האלסטית של הזחילה המנורמל.

תוצאות מראות שהפחתת תכולת GAG ב-IVD פגום מגבירה את הגמישות המכנית, אך טיפול ב-eEV מונע אובדן של גליקוזאמינוגליקן ושינויים לאחר מכן בתפקוד המכאני.

FOXF1 eEVs גרמו לשינויים מבניים ותפקודיים ב-IVD על ידי הגדלת רמות פרוטאוגליקנים ו-GAG.

תוצאות המחקר הראו כי eEVs עמוסים בגורמי שעתוק התפתחותיים יכולים לטפל במחלות מפרקים כואבות כגון DBP על ידי העברת גורמי שעתוק אלו למפרקי IVD ניווניים וכואבים.

אסטרטגיה זו עשויה לסייע בהפחתת הפרעות מבניות ותפקודיות הנגרמות על ידי המחלה, כמו גם לווסת תגובות כאב ספציפיות למין.

חוקרים המליצו גם להשתמש בגורמי שעתוק התפתחותיים כגון FOXF1 כדי להמיר תאי NP ניווניים למצב פרו-אנבולי in vivo. יש צורך במחקר נוסף כדי לקבוע את יעילותו הטיפולית.