อนุภาคนาโนที่เจือด้วยโมเลกุลที่ได้จากสารสื่อประสาทสามารถลักลอบขนสินค้าเคมีข้ามสิ่งกีดขวางเลือดและสมอง (BBB) ทีมงานของมหาวิทยาลัยทั ฟส์ ในสหรัฐฯ ได้สร้างอนุภาคนาโนดังกล่าว และใช้พวกมันเพื่อส่งสารรักษาโรคต่างๆ เข้าสู่สมองของหนู วันหนึ่ง เทคนิคนี้อาจใช้ในการรักษาสภาพทางระบบประสาท เช่น การติดเชื้อและความผิดปกติของระบบประสาท
ในขณะที่หลีกเลี่ยงผลข้างเคียงที่มาพร้อมกับวิธีอื่นๆ
ในการเจาะ BBB ประกอบด้วยชั้นของเซลล์บุผนังหลอดเลือดที่เรียงตัวกับหลอดเลือดของสมอง ชั้นของเซลล์นี้สามารถดูดซึมได้เฉพาะและปกป้องสมองจากสารพิษและเชื้อโรคที่อาจไหลเวียนอยู่ในเลือด น่าเสียดายที่มันยังกันยาส่วนใหญ่และการรักษาอื่นๆ เอาไว้ ทำให้โรคทางสมองบางชนิดรักษาได้ยากด้วยวิธีการจัดส่งยาแบบเดิมๆ
การหาวิธีที่จะฝ่าฝืนหรือหลีกเลี่ยง BBB เป็นเรื่องของการวิจัยเชิงรุก แม้ว่าจะมีการแสดงเทคนิคบางอย่างเพื่อนำส่งยาที่มีระดับของความสำเร็จ แต่วิธีการที่ทำลายอุปสรรคด้วยวิธีการทางเคมีหรือทางกายภาพสามารถปล่อยให้สารอื่น ๆ ที่อาจเป็นอันตรายเล็ดลอดเข้ามาพร้อมกับโมเลกุลที่ตั้งใจไว้ได้ Feihe Ma, Liu Yang และเพื่อนร่วมงานเขียนในScience Advances ได้รายงานแนวทางที่คัดเลือกมามากกว่า
ในการพัฒนาเทคนิค ทีมวิจัยได้ทดลองกับสารเคมีสามชนิดที่มีอยู่ในสมองตามธรรมชาติ ได้แก่ ทริปตามีน ฟีเนทิลลามีน และฟีนิลเอธานอลามีน สารสื่อประสาทเหล่านี้เป็นสมาชิกของกลุ่มโมเลกุลพิเศษที่สามารถข้าม BBB ในกระบวนการที่คิดว่าจะเกิดขึ้นผ่านการขนส่งแบบแอคทีฟ (แทนที่จะเป็นการแพร่กระจายแบบพาสซีฟ) ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์บุผนังหลอดเลือด
Ma, Yang และเพื่อนร่วมงานได้รวมเอมีนที่ทำหน้าที่
ในสารสื่อประสาทเข้ากับสายลิปิด สิ่งนี้สร้างโมเลกุลคอมโพสิต (NT–ลิปิดอยด์) ที่ไม่ชอบน้ำที่ปลายด้านหนึ่งและไม่ชอบน้ำที่ปลายอีกด้านหนึ่ง ในสารละลายที่เป็นน้ำ โมเลกุลของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำดังกล่าวจะรวมตัวกันเป็นอนุภาคทรงกลมที่เรียกว่าไมเซลล์ซึ่งสามารถห่อหุ้มสารเคมีชนิดอื่นๆ ไว้ภายในแกนของพวกมัน โดยการใช้ NT-lipidoids ในกระบวนการนี้ นักวิจัยได้สร้างอนุภาคนาโนที่มีพื้นผิวที่เรียงรายไปด้วยเอมีนที่มาจากสารสื่อประสาท
เมื่อพวกเขาฉีดอนุภาคนาโน NT-lipidoid ที่มีสีย้อมเรืองแสงเข้าไปในหนูที่มีชีวิต นักวิจัยพบว่าสูตรที่ได้จากทริปตามีน (NT1) ได้ทำลาย BBB และสะสมในสมองของสัตว์ได้สำเร็จ การปรากฏตัวของทริปตามีนบนพื้นผิวของอนุภาคนาโนทำให้เกิดกระบวนการขนส่งที่ช่วยให้สารสื่อประสาทผ่านเข้าและผ่านเซลล์บุผนังหลอดเลือด ความลึกลับที่นักวิจัยกำลังตรวจสอบอยู่คือสาเหตุที่สูตรที่ได้จากฟีนิลเอทาลามีนและฟีนิลเอธานอลามีนล้มเหลวในการบรรลุผลเช่นเดียวกัน
เพื่อทดสอบเทคนิคนี้กับสินค้าที่เกี่ยวข้องกับการรักษามากขึ้น ทีมงานได้ใช้อนุภาคนาโน NT1 เพื่อห่อหุ้มแอมโฟเทอริซิน บี ซึ่งเป็นยาต้านเชื้อราที่ BBB มักจะผ่านไม่ได้ เช่นเดียวกับสีย้อมเรืองแสง สารนี้ถูกส่งผ่าน BBB ได้สำเร็จเช่นกัน อย่างไรก็ตาม นักวิจัยพบว่าความเข้มข้นที่ส่งไปยังเนื้อเยื่อสมองของสัตว์นั้นสูงขึ้นเมื่อพวกเขาเพิ่มลิปิดอยด์ที่มีกรดฟีนิลโบโรนิกในส่วนผสม ส่วนประกอบนี้ทำให้ลิพิดอยด์ละลายน้ำได้มากขึ้น ส่งผลให้ขนาดอนุภาคนาโนลดลงจาก 800 นาโนเมตร เป็น 100 นาโนเมตร
อย่างไรก็ตาม สำหรับการรักษาบางอย่าง
การให้ยาผ่าน BBB อย่างเดียวไม่เพียงพอ ยกตัวอย่างเช่น การรักษาด้วย Antisense สามารถใช้เพื่อจำกัดการผลิตของ tau-protein tangles ที่เกี่ยวข้องกับโรคอัลไซเมอร์ แต่ antisense oligonucleotides (ASOs) ที่ให้ผลประโยชน์ต้องเจาะเข้าไปในเซลล์ประสาทด้วยตัวมันเอง เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ นักวิจัยได้รวมเอาลิพิดอยด์อีก 306-O12B-3 ไว้ในอนุภาคนาโน ซึ่งก่อนหน้านี้พวกเขาได้แสดงให้เห็นแล้วว่าสามารถส่ง ASOs เข้าไปในเซลล์ในตับได้ พวกเขาพบว่าอนุภาคนาโนที่รวมลิพิดอยด์ NT1 และ 306-O12B-3 ขนส่ง tau ASOs ผ่านทั้ง BBB และเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท ทำให้ tau mRNA ลดลง
การเปิด BBB ที่ใช้ FUS เป็นหลักเกราะป้องกันเลือดและสมองแตกได้ดีที่สุดโดยโมเลกุลขนาดเล็กแม้ว่าผลลัพธ์จะออกมาดี แต่เทคนิคนี้ก็ยังห่างไกลจากคลินิก “จำเป็นต้องมีการศึกษาและการทดลองทางคลินิกเพิ่มเติม รวมถึงเภสัชจลนศาสตร์ เภสัชพลศาสตร์ ความเป็นพิษ ฯลฯ เพื่อตรวจสอบประโยชน์ใช้สอยและความปลอดภัยของเทคโนโลยีในมนุษย์” Qiaobing Xu ผู้เขียน ที่ เกี่ยวข้องอธิบาย
ยังมีคำถามพื้นฐานเกี่ยวกับปรากฏการณ์ที่เป็นหัวใจของงานอีกด้วย ความไร้ประสิทธิผลของลิพิดอยด์ที่ได้จากฟีนิทิลเอมีนและฟีนิลเอธานอลามีนนั้นไม่สามารถอธิบายได้ แต่ถึงกระนั้นวิธีการทำงานของอนุภาคนาโนที่เจือด้วยทริปตามีนก็ยังไม่ชัดเจน “เราคิดว่าพวกเขาข้าม BBB โดยใช้กระบวนการขนส่ง” Xu กล่าว “แต่เราไม่ทราบกลไกที่แน่นอน”
ยังมีอะไรอีกมากที่ต้องเรียนรู้จากมุมมองทางชีววิทยา รวมถึงการตอบสนองของเซลล์ประเภทต่างๆ ต่อสภาพแวดล้อมที่ออกแบบด้วยวิธีนี้
และด้วยความก้าวหน้าในการวิจัยทางชีววิทยาและเทคนิคการพิมพ์ 3 มิติ นักวิจัยหวังว่าจะขยายขนาดและอายุการใช้งานของเนื้อเยื่อที่ได้รับการออกแบบและปรับใช้เทคโนโลยีนี้อย่างกว้างขวางยิ่งขึ้น เทคนิคการพิมพ์ 3 มิติอาจมีประโยชน์ในการสร้างอุปกรณ์ทดสอบภาพทางการแพทย์ เช่น ภาพลวงตาของเนื้อเยื่อ เป็นต้น
“วิสัยทัศน์ระยะยาวของเราคือการยุติปัญหาการขาดแคลนอวัยวะของผู้บริจาคและการเปลี่ยนอวัยวะที่เสียหายด้วยอวัยวะที่ผลิตขึ้นใหม่ซึ่งเข้ากับผู้ป่วยแต่ละรายอย่างสมบูรณ์แบบ” มิลเลอร์กล่าว “ฉันหวังว่าความพยายามเช่นเราจะผลิตอวัยวะสำหรับผู้ป่วยที่เป็นมนุษย์ภายในช่วงชีวิตของฉัน”
สำหรับฉัน? ฉันต้องไปที่ร้านเบเกอรี่ในท้องถิ่นทางออนไลน์และทานขนมหวาน…เพื่อประโยชน์ของวิทยาศาสตร์
