Eksperimentālajās ārstēšanas grupās pētījumā tika iekļautas aknu šūnas, kas tika apstrādātas ar dažādām vektoru devām un ar vai bez elektriskā lauka impulsu iedarbības. Lai uzlabotu augsto izmaksu ārstēšanas metožu piegādi, Viskonsinas–Madisonas universitātes elektriskās inženierijas pētnieki izstrādāja jaunu pieeju, kas potenciāli ļauj cilvēka organismam labāk uzņemt noteikta veida gēnu terapiju. Pētījumā aknu šūnas tika pakļautas īslaicīgiem elektriskiem impulsiem, kā rezultātā šūnas absorbēja līdz pat 40 reizēm vairāk terapijas materiāla, salīdzinot ar šūnām, kas elektrisko lauku neuzņēma. Šī metode varētu samazināt nepieciešamo devu, padarot ārstēšanu drošāku un pieejamāku. Pētījuma rezultāti publicēti žurnālā PLOS ONE.
Gēnu terapija tiek uzskatīta par daudzsološām tehnoloģiju medicīnā, jo, aizvietojot vai ievadot jaunu ģenētisko materiālu pacienta šūnās, ārsti spēj ārstēt vai kompensēt ģenētiskas slimības, piemēram, cistisko fibrozi, sirpjveida šūnu slimību, hemofiliju un diabētu. Tomēr viena no lielākajām problēmām ir iegūt pietiekamu ģenētiskā materiāla daudzumu tieši šūnās. UW-Madison zinātnieki pierādīja, ka vidējas intensitātes elektriskā lauka izmantošana var palīdzēt uzlabot ārstēšanas efektivitāti un nerada ilgtermiņa bojājumus šūnām. Šis pētījums aizsākās gandrīz pirms desmit gadiem ar Hansu Sollingeru, transplantācijas ķirurgu no UW-Madison. Viņš radīja gēnu terapijas risinājumu 1. tipa diabēta ārstēšanai, kas ir autoimūna slimība un ietekmē aizkuņģa dziedzeri – orgānu, kas ražo insulīnu. Sollingera metode paredzēja insulīna sintēzes ģenētiskā koda ievadīšanu aknu šūnās, izmantojot vektoru, kas saistīts ar adeno vīrusu un spēj palīdzēt pārvietot gēnus cauri šūnu membrānām. Šī DNS pēc tam var funkcionēt aknās, veidojot insulīnu neatkarīgi no aizkuņģa dziedzera imūnās sistēmas darbības. Lai arī bija iegūts koncepcijas pierādījums, ka terapija darbojas, Sollingers uzskatīja, ka attīstībai izšķiroša būs piegādes metode. Viņš vērsās pie Susan Hagness un Johna Booske, abiem elektrotehnikas un datorzinātņu profesoriem UW-Madison, kuriem bija pieredze cilvēka šūnu apstrādē ar elektriskiem impulsiem.
Viņi sāka apspriest iespējas, kā nodrošināt ģenētiskā materiāla precīzu piegādi aknām, izvairoties no nevajadzīgas cirkulācijas visā ķermenī un neriskējot aktivizēt imūnsistēmu. Tika uzdots jautājums, vai ar elektriskiem impulsiem iespējams padarīt šo piegādi efektīvāku un nepieciešamo devu mazāku. Iepriekšējie pētījumi liecināja, ka elektriskais lauks var veicināt molekulu caurlaidību caur šūnas membrānu. Jaunākajā eksperimentā doktorante Yizhou Yao centās noskaidrot, vai šīs metodes pielietošana, strādājot ar vīrusu daļiņām, palielina to iekļūšanu aknu šūnās.
Izmantojot cilvēka hepatomas šūnas kā modeli, Yao veica pieredzumus ar dažādas koncentrācijas vīrusa vektoriem, kas saturēja fluorescējošu zaļo olbaltumvielu. Daļai paraugu viņa piemēroja 80 milisekunžu elektrisko impulsu ar elektrodu palīdzību, pēc tam visas šūnas inkubēja 12 stundas. Rezultātus pēc 48 stundām Yao analizēja fluorescējošajā mikroskopā. Tika novērots, ka tikai nelielai daļai šūnu, kas netika apstrādātas ar elektriskiem impulsiem, bija vērojama zaļā fluorescentā spīdēšana. Savukārt šūnas, kurām tika pielietots impulss, uzkrāja aptuveni 40 reizes vairāk vīrusa piegādātu zaļo olbaltumvielu.
Šie rezultāti uzrādīja pārliecinošus datus, ka impulsi veicina vīrusa iekļūšanu šūnās, taču Booske norāda, ka molekulārais mehānisms vēl ir jāprecizē. Viņš min, ka elektriskais impulss, iespējams, izveido nanoporus šūnas membrānā, tomēr vīrusa daļiņas ir lielākas un sarežģītākas nekā atsevišķas molekulas, tādēļ process vēl nav līdz galam saprasts – nav skaidrs, vai ieejas ceļā caur jaunizveidotajām porām notiek tieši vai netieši.
Sollingers aizgāja mūžībā 2023. gada maijā, tomēr pētnieku komanda uzsver, ka viņa ieguldījums turpinās attīstīties ar šī projekta un līdzīgu pētījumu starpniecību. Elektronikas pētnieki ir uzsākuši nākamos soļus un pauduši pārliecību, ka šī metode nākotnē varētu tikt pārbaudīta arī klīniskajos pētījumos. Yao, kura studijas plāno pabeigt 2024. gadā, atzīst, ka apzinājās – pētījums būs starpdisciplinārs, tomēr negaidīja tik plašu izaicinājumu.
- Viņa uzsver, ka viņas izglītība ir elektriskajā inženierijā, bez bioloģijas pieredzes.
- Pēdējo reizi ar mikroskopu Yao bija strādājusi vēl skolas laikā.
- Mācīšanās darboties ar šūnām un apgūt bioloģijas protokolus bijusi strauja un izaicinājumu pilna, tomēr projekts viņai šķitis aizraujošs ar svarīgu un pozitīvu mērķi – uzlabot cilvēku dzīvi.
Sveikatos ir gyvenimo būdo ekspertė, specializuojanti įvairiose srityse nuo mitybos ir sporto iki psichologijos ir odontologijos. Ji dalijasi straipsniais apie sveiką maistą, sporto programas, ligų prevenciją bei gydymo būdus. Karolina taip pat analizuoja psichologinius aspektus, tokius kaip streso valdymas ar emocinė gerovė, bei pateikia mokslu grįstus patarimus. Jos tikslas – padėti skaitytojams gyventi sveikiau, laimingiau ir sąmoningiau.
