کاربردهای گرافن در زیست پزشکی؛ بخش دوم: ژن رسانی

ژن درمانی یکی از راه های جدید و نوید بخش در زمینه درمان بیماری های مختلف ناشی از اختلالات ژنتیکی از جمله فساد بافت های کیستی، بیماری پارکینسون و سرطان است. یک ژن درمانی موفق نیازمند حامل ژنی است که بتواند از DNA در برابر تخریب نوکلئوز محافظت کرده و به علاوه منجر به تسهیل جذب سلولی DNA با بازدهی بالای سلول نشانی  گردد. بزرگترین چالشی که توسعه ژن درمانی با آن مواجه است عدم وجود حامل های ایمن و با بازدهی بالاست. اخیرا در پژوهشی، ژن رسانی با استفاده از گرافن اکساید اصلاح شده با استفاده از پلی اتیلن ایمین (PEI-GO) انجام شده که فرآیند آن در شکل زیر قابل مشاهده است.
 

 شکل ۱- A) سنتز کمپلکس های GO-PEI-DNA با استفاده از برهمکنش های الکترواستاتیک B) تصویر فلوئوروسانس نمونه های مختلف


گرافن اکساید با PEI که دارای بار مثبت است همبستگی تشکیل داده که منجر شده تا زمینه برای نشستن DNA بر روی لایه های آن فراهم شود که این امر ناشی از برهمکش های الکترواستاتیک ناشی از پلیمر کاتیونی است. بازده سلول نشانی GO-PEI-10K و GO-PEI-1.2K به ترتیب با پلیمرهای PEI-10K و PEI-1.2K مقایسه شده اند (قسمت B شکل فوق). آزمایش آن ها نشان می دهد که پیوند دادن PEI به GO نه تنها به شدت سمیت سلولی پلیمر کاتیونی را کاهش داده بلکه بازده سلول نشانی پلیمر را نیز افزایش داده است. نمایه لوسیفراز  در سلول های هلا  برای کمپلکس های PEI-GO/pGL-3 بسیار بیشتر از مقدار مذکور برای کمپلکس های PEI/pGL-3 است ( ۲٫۷۵ × ۱۰۹ RLU/mg proteinدر مقایسه با ۲٫۰۷ × ۱۰۹) از طرفی بازده سلول نشانی DNA برای سلول های هلا، بوسیله PEI-GO حتی با حضور ده درصد FBS نیز بالا بوده است. این مشاهده عجیب است، به این دلیل که PEI خود به طور وسیعی برای ژن رسانی مورد استفاده قرار گرفته و بازده سلول نشانی خوبی را نیز از خو نشان می دهد اما وقتی با سایر مواد به صورت ترکیبی مورد استفاده قرار می گیرد، کاهش حتمی الوقوعی را در بازده مذکور شاهد خواهیم بود. تحقیقات بیشتری می بایست صورت بپذیرد تا ابعاد مختلف مساله آشکار گردد. با این حال بر اساس تحقیقات صورت گرفته از سوی لیو و همکاران، PEI-GO می تواند گزینه مناسبی برای ژن رسانی باشد.
اخیرا گروهی از سنگاپور به سنتز گرافن اکساید عامل دار شده با چیتوسان (GO-CS) پرداختند و کاربردهای آن را برای دارو/ژن رسانی مورد بررسی قرار دادند. در گزارش آن ها آمده که لایه های GO-CS، ظرفیت بالایی برای بارگذاری دارو دارد. CPT بارگذاری شده بر روی GO-CS، توانایی بیشتری را برای کشتن سلول های سرطانی در مقایسه با CPT خالص دارد. به علاوه اعمال DNA بر روی GO-CS باعث شده تا بازدهی سلول-نشانی بالایی (در سلول های هلا) در نرخ مشخص نیتروژن/فسفات مشاهده شود. به عنوان یک پیشنهاد، بسیار خوب است که بارگذاری دارو و ژن بر روی GO-CS به طور همزمان صورت پذیرد تا قابلیت این روش برای شیمی درمانی و ژن درمانی در کنار هم مشخص گردد؛ بلکه به بهبودهایی در این زمینه دست یافت.

منبع:
H. Shen, L. Zhang, M. Liu and Z. Zhang. Biomedical Applications of Graphene. Theranostics. 2012; 2(3): 283–۲۹۴