ახალი გენური ვექტორების შექმნა PLGA და დენდრიმერ PAMAM ნანონაწილაკების გამოყენებით. ფიზიკური კვლევები.

ავტორი: თამაზ მძინარაშვილი
თანაავტორები: ხვედელიძე მ., შეყილაძე ე. ლომაძე ე., შენგელია ნ.
საკვანძო სიტყვები: PLGA; PAMAM G4 დენდრიმერი; დნმ-თან კომპლექსი;
ანოტაცია:

რთულია ისეთი პათოგენური დაავადებების მკურნალობა, რომლის დროსაც უჯრედში გენები ან არა საკმარისად აქტიურობი არიან, ან არიან სრულაად უფუნქცირონი. გასაგებია, რომ მსგავსი დაავადებების წინააღმდეგ ბრძოლა ძალიან რთული ამოცანაა, თუმცა არსებობს გარკვეული გამოსავალი აღნიშნული მდგომარეობიდან. ბიოლოგებისთვის კარგად ცნობილია ე.წ. გენების ვექტორები (მაგ. პლაზმადები, ვირუსები), რომლებითაც შესაძლებელია უჯრედში ჯანსაღი გენების გადატანა და მასპინძელი უჯრედის დნმ-ის ჯაჭვში მათი ჩართვა (ჩაკერება). აღნიშნული ტექნოლოგია არის მეტად რთული, შრომატევადი და ძვირი. ვფიქრობთ, რომ აღნიშნული პრობლემების მოგვარება შესაძლებელი იქნება თუ დნმ-ის ჯაჭვს (გენს)მოთავსებით ნანონაწილაკების სტრუქტურაში, რითიც ისინი შესაძლებელია იყვნენ როგორც გენური ვექტორები. ჩვენს ლაბორატორიაში არის შესაძლებლობა დამზადდეს სხვადასხვა ტიპის ნანონაწილაკები, რომლის სტრუქტურაშიც დნმ-ის ორმაგი ჯაჭვი იქნება მოთავსებული. ვთვლით, რომ ამით ბევრი ზემოთმოყვანილი პრობლემები იქნება მოხსნილი. ბიოფიზიკის კათედრაზე დამზადებული იქნა რამდენიმე ტიპის დნმ-იანი ნანონაწილაკები, რომლებსაც შეუძლიათ თავისუფლად გადალახონ უჯრედის მემბრანა და შეაღწიონ უჯრედის შიგნით. ეს ნანონაწილაკებია PLGA, რომელიც მზადდება ლაქტინის და გლიკოლიკის მჟავისაგან (რაც რძის მჟავის პროდუქტებს წარმოადგენენ, შესაბამისად არ არიან ტოქსიკურები), რომელთა ზომები დაახლოებით d=150ნმ-ია. მეორე ნანონაწილი, რომლითაც დავამზადეთ დნმ-თან კომპლექსური ნანონაწილაკები არის PAMAM (poly amidoamine) G4 თაობის დენდრიმერები, რომელთა დიამეტრი მხოლოდ d=4.5ნმ-ია. გამოვიყენეთ რა ცნობილი პროტოკოლები, დავამზადეთ ჯერ სუფთა PLGA ნანონაწილკაკები, რომლებიც შეურიეთ დნმ-ის ორ ჯაჭვიან მოლეკულებს. დნმ აღებული იყო კომერციული SERVA-ს პროდუქტი, რომელიც არის ხბოს ტიმუსის ორმაგ ჯაჭვიანი დნმ-ი. იმისათვის, რომ დავრწმუნებული ვყოფილიყავით წარმოიქმნა თუ არა კომპლექსი PLGA-სა და დნმ-ს შორის ჩავატარეთ ექსპერიმენტები, რისთვისაც გამოვიყენეთ სხვადასხვა ფიზიკური მეთოდები. მიზანი ამ კვლევებისა იყო იმაში, რომ დაგვედგინა კომპლექსის არსებობა და შემდეგ გაგვესაზღვრა მათი სტაბილურობა დროსა და ტემპერატურის მიხედვით. საბოლოო მიზანს კი წარმოადგენდა იმის განსაზღვრა თუ დნმ-ის რა რაოდენობა (ანუ გენის სიგრძის) იქნა მოთავსებული კომპლექსურ ნანონაწილაკების სტრუქტურაში. კვლევებში მოგვიწვია ორი სხვადასხვა ტიპის PLGA ნანონაწილაკების მომზადება (ორივე ნაწილაკების ზომა იყო d=150 ნმ დიამეტრის), ვინაიდან კომპლექსის წარმოქმნისათვის მნიშვნელოვანია ნანონაწილაკების ზედაპირული მუხტის ნიშანი. ამისათვის შევარჩიეთ სხვადასხვა ნიშნის ზედაპირული პოტენციალის ორი PLGA ნანონაწილაკები. კომერციული Zetasizer zs (Malvern ფირმა) ხელსაწყოს გამოყენებით გაიზომა PLGA ნაწილაკების ზედაპირული პოტენციალი და მათი სიდიდეც. აღმოჩნდა, რომ სუფთა PLGA-ს ზედაპირის პოტენციალი არის ნეგატიური, მაშინ როცა თუ აღნიშნულ ნანონაწილაკი შევფუთული იქნება ხიტოსანის მოლეკულებით მაშინ მათ ზედაღირული პოტენციალი გახდა პოზიტიური. ჩვენთვის ყველაზე საინტერესო იყო ასეთი, პოზიტიური პოტენციალის მქონე PLGA ნანონაწილაკები, ვინაიდან ვფიქრობდით, რომ დნმ-ის მოლეკულას შეუძლია წარმოქმნას კომპლექსი მხოლოდ ამ ნანონაწილაკებთან. ნათელია, რომ დნმ-ის მოლეკულაში არსებული ფოსფორის მჟავას ნაშთი წყალხსნარში ნეგატიური, უარყოფითი მუხტის მატარებელია, რის გამოც მას შეუძლია წარმოქმნას კომპლექსი მხოლოდ დადებით პოტენციალის მქონე მატარებელთან - PLGA ხიტოსანიან ნანონაწილაკებთან. მაღალსიჩქარიანი ცენტრიფუგის და ზუსტი სპექტროფოტომეტრიული მეთოდების გამოყენებით ჩატარებული იქნა ექსპერიმენტები, სადაც შესწავლის ობიექტი იყო სხვადასხვა თანაფარდობის დნმ/PLGA (ხიტოსანიანი) ნანონაწილაკების კომპლექსი. კვლევებში განვსაზღვრეთ დნმ/PLGA კომპლექსის ეფექტური მნიშვნელობა, რომელიც აღმოჩნდა 7:1 (W / W) თანაფარდობის ტოლი. დიფერენციალური DSC კალორიმეტრის გამოყენებით შევისწავლეთ სხვადასხვა თანაფარდობის დნმ/PAMAM G4 დენდრიმერული კომპლექსის თერმოდინამიკური თვისებები. ავღნიშნავთ, რომ PAMAM G4 დენდრიმერის ზედაპირული მუხტი არის დადებითი (ზედაპირზე NH4 ჯგუფებია), რაც უცილობლად წარმოქმნის კომპლექსს დნმ-ის მოლეკულებთა. ექსპერიმენტების შედეგად დავადგინეთ, რომ დნმ/PAMAM G4 დენდრიმერის თანაფარდობა აღმოჩნდა 43 ± 3 (W/W), რაც სრულიად საკმარისია დაითვალოს თუ რამდენი ნანონაწილაკებია საჭირო მოცემული სიგრძის გენებთან კომპლექსის წარმოქმნისთვის.