Невирусна генска терапија нуди наду за хронични бол у доњем делу леђа

У недавној студији објављеној у часопису Biomaterials, истраживачи су развили нову невирусну генску терапију за лечење дискогених болова у леђима (DBP) испоруком транскрипционог фактора Forkhead Box F1 (FOXF1) коришћењем инжењерских екстрацелуларних везикула (eEV) у дегенеративне интервертебралне дискове (IVD) in vivo.

Хронични бол у доњем делу леђа (БДЛ) је растући глобални проблем због старења становништва и погоршања проблема са опиоидима. Тренутни третмани укључују краткорочно олакшање или скупе операције, што истиче потребу за терапијама које не изазивају зависност и су мање инвазивне.

Тренутни биолошки приступи, укључујући примену фактора раста, ћелијску терапију и вирусну генску терапију, могу смањити дегенерацију код животињских и људских модела. Међутим, проблеми као што су краткорочни ефекти, слаба дугорочна ефикасност и непотребна имуногеност и онкогеност могу ометати директну примену ових приступа.

У овој студији, истраживачи су успоставили невирусну генску терапију за дегенерацију интервертебралних дискова (ИВД) користећи FOXF1-eEV.

Истраживачи су трансфектовали примарне мишје ембрионалне фибробласте (PMEF) плазмидима који садрже FOXF1 или pCMV6 као контролу и окарактерисали узорке eEV користећи тест праћења наночестица (NTA).

Они су проценили ефикасност утовара молекуларног терета у еЕВ користећи квантитативну реверзну транскрипцију-полимеразна ланчана реакција (qRT-PCR) и конвенционалну PCR. Western blot анализа је идентификовала FOXF1 и протеине специфичне за ЕВ у формацијама еЕВ. Тим је користио плазмиде који побољшавају горње и доње полилинкерске регионе како би утврдио присуство FOXF1 плазмидне ДНК у донорским ћелијама и генерисао еЕВ.

Испитали су мРНК пуне дужине произведену из плазмидне ДНК у еЕВ и донорским ћелијама.

Истраживачи су створили екстрацелуларне везикуле са транскрипционим факторима како би обновили функцију ткива и променили реакције на бол у животињском моделу ДБП-а.

Идентификовали су електронске венске транспортере (EV) за транспорт и дистрибуцију FOXF1 у оштећене интервертебралне дискове у мишјем моделу дискогеног бола у леђима како би утврдили инхибицију FOXF1 eEV дегенерације интервертебралних дискова.

Тим је комбиновао биомеханичко тестирање интервертебралних дискова мишева са снимањем, променама екстрацелуларног матрикса (ECM) и реакцијама на бол процењеним након 12 недеља како би потврдио промене у структури и функцији, као и бол, изазване терапијском интервенцијом.

Преоперативне и постоперативне процене бола обухватале су микро-компјутеризовану томографију (микро-КТ), магнетну резонанцу (МРИ), механичко тестирање, бојење алцијан плавим (AB) и пикросиријус црвеним (PSR), тест диметилметилен плавим и имунохистохемију (IHC).

Студија је укључивала хируршку технику у којој су истраживачи субкутано давали бупренорфин ЕР мишевима како би контролисали постоперативни бол.

Тим је спровео процене понашања пре операције и сваке две недеље од четири до 12 недеља након операције, користећи разне методе, укључујући тест отвореног поља, хладну плочу, суспензију на репу и суспензију на жицу.

Тест отвореног поља процењивао је спонтану активност мишева; тестови хладне плоче мерили су термичку хипералгезију; тестови суспензије репа мерили су аксијални бол; а тестови суспензије жицом мерили су снагу.

Дванаест недеља након операције, тим је дисецирао лумбалне кичме животиња користећи праћење феморалних живаца и артерија како би идентификовали интервертебралне дискове између L4 и L5, L5 и L6, и L6 и S1 IVD. Користили су L5/L6 IVD за процену хистологије и одређивање садржаја гликозаминогликана (GAG).

FOXF1 eEV-ови значајно су смањили реакције на бол, истовремено обнављајући структуру и функцију IVD-а, укључујући побољшану висину диска, хидратацију ткива, садржај протеогликана и механичка својства.

Студија се фокусирала на ослобађање еЕВ-ова напуњених FOXF1 из примарних фибробласта трансфектованих транскрипционим фактором FOXF1. Квантитативна RT PCR показала је значајно повећање нивоа транскрипта FOXF1 mRNA и нивоа транскрибоване FOXF1 mRNA пуне дужине у поређењу са ћелијама трансфектованим pCMV6.

Терапија FOXF1 eEV може смањити болне реакције у моделу лумбалне диск пункције код мишева до 12 недеља. Женке мишева су показале дуже време напада у групи третираној FOXF1 него у повређеној групи, што је трајало најмање 12 недеља након третмана.

Терапија FOXF1 eEV је побољшала хидратацију и висину ткива IVD код повређених и дегенеративних животиња in vivo, уз одржавање нивоа хидратације и интензитета слике пондерисане T2-диском IVD диска.

Међутим, тим је приметио смањење висине диска код повређених животиња и животиња третираних са pCMV6 eEV. Мишеви третирани са FOXF1 eEV нису имали смањење висине диска 12 недеља након третмана. Пол није утицао на функционалне исходе.

FOXF1 eEV-ови су обновили механичку функцију оштећених и дегенерисаних IVD-ова in vivo. Под аксијалним стресом, IVD третирани FOXF1 eEV-овима показали су већу нормализовану NZ крутост у поређењу са оштећеним IVD-овима.

Под условима пузања, оштећени IVD-ови су показали повећана нормализована померања пузања, што указује на смањење нормализоване еластичне крутости пузања.

Резултати показују да смањење садржаја ГАГ у оштећеним интравенозним дијафрагмама повећава механичку флексибилност, али еЕВ терапија спречава губитак гликозаминогликана и накнадне промене у механичкој функцији.

FOXF1 eEV-ови су изазвали структурне и функционалне промене у IVD-у повећавајући нивое протеогликана и GAG-а.

Резултати студије су показали да еЕВ-ови напуњени развојним транскрипционим факторима могу лечити болне болести зглобова као што је ДБП испоруком ових транскрипционих фактора у дегенеративне и болне зглобове помоћу ИВД-а.

Ова стратегија може помоћи у смањењу структурних и функционалних абнормалности изазваних болешћу и регулисати реакције на бол на начин специфичан за пол.

Истраживачи су такође препоручили употребу развојних транскрипционих фактора као што је FOXF1 за пребацивање дегенеративних NP ћелија у проанаболичко стање in vivo. Потребна су даља истраживања како би се утврдила његова терапеутска ефикасност.