წამლის მოლეკულებით დამზადებული PLGA ნანონაწილაკები და გენის გადამტანი ნანონაწილაკების მომზადების მეთოდი

ავტორი: თამაზ მძინარაშვილი
თანაავტორები: მარიამ ხვედელიძე, ელენე ლომაძე, ეკა შეყილაძე, ნინო შენგელია
საკვანძო სიტყვები: გენის გადამტანები, PAMAM დენდრიმერები, DPPC, PLGA, კალორიმეტრია
ანოტაცია:

წარმატებით შესრულდა სამუშაო, რომელიც მიეძღვნა უჯრედებში დაზიანებული გენების ჯანმრთელი გენებით შეცვლის შესაძლებლობას. ამ მიზნით ჩვენს კათედრაზე ჩატარდა კვლევები და შერჩეულ იქნა ისეთი ნანონაწილაკები, რომლებსაც შესწევთ უნარი გადალახონ უჯრედის მემბრანა და შეაღწიოს მის შიგნით ციტოპლაზმაში და ამავდროულად გადაიტანონ მათ სტრუქტურაში ჩაშენებული მოლეკულები. ჩვენს მიერ მომზადებული იქნა ასეთი თვისების მქონე PLGA ნანონაწილაკები და PAMAM დენდრიმერები, რომლის ზედაპირზეც მოვახერხეთ დაგვეკავშირებინა გენების სიგრძის დნმ-ის მოლეკულები. კვლევების შედეგად დავადგინეთ, რომ DNA/PLGA თანაფარდობა 7:1 (w/w) არის ოპტიმალური, რათა მოხდეს ერთ ნაწილაკზე საკმარისი სიგრძის დნმ-ის მოთავსება. ეს თანაფარდობა განსაზღვრული იყო ისეთი ფიზიკური მეთოდებით, როგორიცაა ცენტრიფუგურება, სპექტროფოტომეტრია. ასევე ისეთი ფიზიკური მეთოდების გამოყენებით, როგორიცაა კალორიმეტრია, ცენტრიფუგურება, სპექტროფოტომეტრია, დადგენილი იყო PAMAM დენდრიმერებისა და დნმ-ის თანაფარდობა. კერძოდ, DNA/დენდრიმერების თანაფარდობა შეადგენს 43:3 (w/w). ასევე დამატებით განსაზღვრული იქნა ის გარემო პირობები (მჟავიანობა, pH, მომზადების ტემპერატურა და სხვა), რომლის დროსაც შესაძლებელია მიღებული იქნას სტაბილური და ოპტიმალური შემადგენლობის კომლექსური ნანონაწილაკები. აღნიშნულთან დაკავშირებით ჩვენს მიერ შემუშავებულია კომპლექსური ნანონაწილაკების მოდელური სურათი და ექსპერიმენტული შედეგები გამოქვეყნებულია იმპაქტ ფაქტორის მქონე სამეცნიერო ჟურნალში. კათედრაზე წინასწარ დაგეგმილი სქემის მიხედვით საარბრუკენის უნივერსიტეტში (გერმანია) დამზადებულ იქნა ახალი ტიპის წამლიანი ნანონაწილაკები. კერძოდ, ჩვენი მიდგომა მდგომარეობდა ახალი ტიპის წამლის გადამტანი კომპლექსური ნანონაწილაკების დამზადებაში, სადაც თვითონ სამკურნალო წამლის მოლეკულები გამოყენებული ყოფილიყო, როგორც ნანონაწილაკების შექმნის აუცილებელი კომპონენტი, ე.წ. სტაბილიზატორებად. კვლევებში გამოვიყენეთ პოლი ლაქტიდ-კო-გლიკოლიდის (PLGA) ნანონაწილაკები, რომლის ფიზიკო-ბიოლოგიურ თვისებებზე დიდ გავლენას ახდენს მასტაბილიზებელი მოლეკულები. აღნიშნულ სტაბილიზატორებზე დამოკიდებულია PLGA ნანონაწილაკების დროში და ტემპერატურის მიმართ მდგრადობა, რაც მათი პრაქტიკული გამოყენებისთვის მნიშვნელოვანი პარამეტრია. ჩვენი კათედრის ასისტენტ პროფესორ მარიამ ხვედელიძის გერმანიაში მივლინების დროს მოხდა ასეთი კომპლექსური ნანონაწილაკების მომზადება და იქვე დადგენილი იქნა მიღებული ნანონაწილაკების მდგრადობა. შესაბამისად, შესაძლებელი აღმოჩნდა ამდაგვარი რთული ნანონაწილაკების მომზადება, რისთვისაც ჩვენ გამოვიყენეთ წამლები ტეტრანდრინი, აზითრომიცინი და ტობრამიცინი, რომლებიც შედიოდნენ სხვადასხვა წარმოშობის ნანონაწილაკებში: PLGA ნანონაწილაკებში და DPPC/DPPA ლიპოსომებში. დადგენილია რთული ნანონაწილაკების ზომები და ზედაპირული პოტენციალი. მიღებული ნანონაწილაკების დიამეტრი შეადგენს 150–200 ნმ, და მათ გააჩნდათ ზედაპირული პოტენციალი სხვადასხვა დატვირთვით და მნიშვნელობით (PLGA ნანონაწილაკები PL 10RS თანაობისას, PLGA ნანონაწილაკები PL 35 თანაობისას, შესაბამისად, +32.8 და -22.5 მვტ, ხოლო PLGA ნანონაწილაკები DMAB თანაობისას 15.0 mV). კალორიმეტრიული და სპექტროფოტომეტრული კვლევებიდან დადგინდა, რომ კომპლექსური ნანონაწილაკების სტრუქტურული სტაბილურობა განისაზღვრება წამლით, რომლითაც დამზადებულია ნანონაწილაკი. ასევე დადგენილია ტემპერატურისა და დროზე დამოკიდებულების გამოვლენა. კერძოდ, 25–400C ტემპერატურის ინტერვალში დაიმზირება ნაწილაკების სტრუქტურული ცვლილებები. აღმოჩნდა, რომ DPPC–ით მომზადებული რთული ლიპოსომებისთვის ეს ტრანსფორმაციები სრულიად შექცევადია, ხოლო სხვა ნანონაწილაკებისთვის, ეს ცვლილებები შეუქცევადია, რაც ნიშნავს, რომ ფაზის გადასვლის შემდეგ, ნანონაწილაკების შიდა სტრუქტურა აღდგება სხვადასხვა გზით. გარდა ამისა, გამოყენებული იქნა მეთოდი, რომლის საშუალებითაც დაფიქსირდა ნანონაწილაკებიდან წამლის გამოსვლა (როგორც PLGA, ასევე ლიპოსომურ ნანონაწილაკებიდან). ნაშრომში გამოყენებულია ახალი და სწრაფი ტექნოლოგია, რომლის საშუალებითაც შესაძლებელია წამლის შემცველი კომპლექსური ლიპოსომების შექმნა ერთსაფეხურიანი პროცედურაში.