הכוונה של גנים תרופתיים לרקמת גידול הערמונית

תרפיה גנית היא שיטת מחקר לטיפול במחלות באמצעות החדרת גנים (טבעת הקרויה פלסמיד DNA) ספציפיים לתאי מטרה, כדי שהגנים יקודדו לייצור של חלבון טיפולי עבור אותה מחלה. אחת הדרכים להחדרת הגנים לתאים היא באמצעות נשאים פולימריים ((Non-viral vectors- יתרונם של נשאים אלה על נשאים ויראלים בכך שהם יכולים לשאת מקטעים גדולים של DNA, הם אינם מפעילים את מערכת החיסון, והם ניתנים לכיוון ספציפי לתאים  מסוימים בגוף. איור 1 מתאר את שלבי הכנת והחדרת פלסמיד לתא מטרה.ערבוב פולימרים קטיונים (סינתטיים או פוליסכרידים) עם מולקולות ה-DNA האניוניות גורם לדחיסה של ה-DNA לתצמיד ננומטרי דחוס, החודר את ממברנת התא ומעביר את ה-DNA לגרעין שם יתבטא ליצירת חלבונים.
בלוטת הערמונית (הפרוסטטה) מכילה תאים המייצרים חלק מנוזל הזרע המגן ומזין את תאי הזרע. סרטן הערמונית מתפתח בתאי בלוטת הערמונית, אולם הם עלולים בסופו של דבר להתפשט מחוץ לבלוטה אל אברים אחרים בגוף. מרבית סוגי סרטן הערמונית גדלים לאיטם. מחקרים באמצעות ניתוחים שלאחר המוות הראו שלגברים מבוגרים רבים, אשר נפטרו ממחלות אחרות, היה בנוסף גם סרטן ערמונית שהם ורופאיהם לא היו מודעים לקיומו.
מרבית צינורות הלימפה בערמונית מובילים אל קשרי הלימפה באגן הירכיים. תאים סרטניים יכולים לחדור לצינורות אלה ולהתפשט דרכם אל קשרי הלימפה, בהם ימשיכו לגדול. אם תאי סרטן הערמונית התרבו בקשרי הלימפה באגן, הם קרוב לוודאי התפשטו גם לאברים אחרים בגוף ומכאן החשיבות באיתור וריפוי מהיר של המחלה. מעל 99% מסרטני הערמונית מתפתחים מתאי בלוטת הערמונית.
בשנים האחרונות מופנים מאמצים רבים להכוונת מטען גנטי ותרופות אנטי-סרטניות ישירות לאזור הגידול, כדי להפחית את הרעילות  ואת תופעות הלוואי ולהגביר את יעילותם של חומרים אלו. קבוצת חוקרים מאוניברסיטת טקסס שוקדים בימים אלו על מציאת נשא, שישחרר גנים בעלי פוטנציאל אנטי-סרטני ישירות לאזור הגידול, וזאת בדגש על גידולים מוצקים כמו סרטן הערמונית. לצורך ההכוונה עשו החוקרים שימוש בפפטיד הציקלי  CNGRC. ייחודו של חלבון קצר זה בכך שהוא מתחבר באופן סלקטיבי ל-CD13, אלו חלבונים המבוטאים באופן ייחודי וביתר בתאים סרטניים, כמו גם בכלי הדם שלהם. הרעיון המרכזי של החוקרים הוא כי הפפטיד CNRG יזהה וייקשר לתאי ה-CD13 ובכך תושג אפיניות של הנשא לרקמת הגידול. שלבי הכנת הנשא מתוארים באיור 2. בתחילה חיברו החוקרים את הפפטיד CNGRC למולקולת Phenyl di boronic acid (PDBA) באמצעות מולקולה מתווכת-פולי אתילן גליקול (PEG). מטרת הכנסת ה-PEG כפולה: לשמש כמולקולה מקשרת ומרווחת בין ה-PDBA לפפטיד, ובנוסף, יכולתה לעבור הידרוליזה ולהתפרק/לפרק את הקומפלקס בהמשך.

בהמשך חוברה מולקולת salicylhydroxamic acid  (SHA) אל הפוליקטיוןPoly-ethylenimine   (PEI), אשר יוצר את התצמיד עם ה-DNA. בשלב הסופי חוברה מולקולת ה-PDBA ל- SHAלקבלת הקומפלקס בתצורתו הסופית, מקודד ליצירה שלGalactosidase –β, הנותן אינדיקציה לכניסה ולביטוי של הפלסמיד לתא הסרטני – במידה שזה אכן יתרחש. שימוש ביכולת הצימוד של SHA ל-PDBA נמצא בשימוש נרחב במחקר התרפיה הגנית. ייחודו של תצמיד זה הוא בקלות קבלתו ובהיותו יציב מאוד אף בתנאים קיצוניים.

לפני הניסויים בבעלי חיים בדקו החוקרים את יכולת הנשא להתחבר לתאים ממקור סרטני ושאינו סרטני. הנשא טופטף לתרביות תאים ממקורות שונים ונשטף כעבור 3 שעות. בזכות הסמן-Galactosidase β    ניתן היה להעריך את כמות הקומפלקס שנצמדה לתאים השונים. בדיקה ראשונית זו של היצמדות הקומפלקס לתאים הראתה צימוד גבוה ביותר לתאים סרטניים של ערמונית, שלפוחית השתן וריאות. לעומת זאת נצפתה היצמדות הקטנה בלפחות פי 10 לתאים שאינם ממקור סרטני. ההסבר לסלקטיביות זו נובע ככל הנראה מהימצאותם של חלבוני CD13 בתאים סרטניים שהקומפלקס "מזהה" בזכות הפפטיד CNGRC.
סדרה שנייה של ניסויים נערכה בעכברים, שהוזרקו להם תת-עורית תאים סרטניים ממקור אנושי. נקודת ההנחה של החוקרים הייתה כי תאים סרטניים אלו מבטאים את החלבון CD13 באופן שהקומפלקס הנבחן יידע לזהות אותם ולהכניס את הגן לתוכם. בכך ניתן יהיה בעתיד לבחור גן מרפא שיזהה את התאים הסרטניים ויחדור לתוכם בזכות הנשא הנבחן. לקבוצה של חמישה עכברים הוזרק הקומפלקס לדם דרך וריד הזנב. לאחר 24 שעות נבדק ריכוזו (בזכות הסמן-Galactosidase β( בגידול המוזרק ובשאר האיברים של העכברים, מתוך רצון לאפיין את פיזורו של הקומפלקס הנבדק בגוף.
תוצאות ניסוי זה מתוארות באיור 3. ניתן לראות בבירור כי הריכוז הגבוה ביותר של הקומפלקס נמצא בגידול הסרטני המוזרק, לעומת שאר האיברים, בהם התגלו ריכוזים הנמוכים בלפחות פי 20 מאשר בגידול. נתון זה מאשש את הטענה כי הווקטור הנבחן מסוגל להוביל את מטען ה-DNA לגידול הסרטני, כאשר הוא מוזרק דרך הווריד.

חשיבות מחקר זה נעוצה בעובדה שזהו הניסיון הראשון, במודל חיה, שהוכיח כי ניתן לכוון בהצלחה מטען גנטי לתאים סרטניים המבטאים ביתר את החלבון CD13. בנוסף, זהו גם הניסיון הראשון של שימוש בפוטנציאל הקישור של החומרים SHA ו-PDBA בהקשר של נשאי מטען גנטי שאינו ויראלי, שכן עד ניסוי זה נעשה שימוש ביכולת הקישור של חומרים אלו רק בנשאים ויראליים. למרות שעל החוקרים לעבור עוד כברת דרך ארוכה עד לשימוש קליני, מחקר זה מהווה בסיס לפיתוח עתידני של נשאים שאינם ויראליים לטיפול בסרטן הערמונית באמצעות תרפיה גנית. 

הכותבים- המחלקה לכימיה תרופתית וחומרי טבע, ביה"ס לרוקחות, האוניברסיטה העברית

מקורות:
Stanley Moffattt et. al. Human Gene Therapy; 16:57–67, 2005