Choroba zwyrodnieniowa stawów jest jednym z większych wyzwań współczesnej medycyny. Obecnie nie ma możliwości całkowitego wyleczenia tej choroby, a więc celem postępowania leczniczego jest przede wszystkim zmniejszenie dolegliwości bólowych, usprawnienie funkcji stawu i ograniczenie inwalidztwa. Terapia genowa stanowi natomiast obiecującą technologię w leczeniu zapalenia kostno-stawowego poprzez celowanie w specyficzne mechanizmy powodujące chorobę. Kluczem do sukcesu jest opracowanie efektywnego i bezpiecznego systemu przenoszącego „terapeutyczny” gen. Większość protokołów terapii genowej wykorzystuje wektory wirusowe z powodu ich wysokiej skuteczności transfekcji. Jednak mają one też wady, takie jak: immunogenność, złożony proces produkcji oraz możliwy efekt onkogenny. Wektory NIE-wirusowe przyciągnęły więc uwagę naukowców, ze względu na ich potencjalne korzyści, takie jak: łatwość syntezy, działanie w miejscu docelowym, niewielka odpowiedź immunologiczna, a także niegraniczona wielkość plazmidu.

NIE-wirusowe wektory – razem czy osobno?

Chitozan jest doskonałym kandydatem na wektora terapii genowej ze względu na biokompatybilność, biodegradowalność, niską toksyczność i dodatkowo właściwości kationowe. Kompleksy chitozan-DNA okazały się zdolne do transfekcji chondrocytów w warunkach zarówno in vitro, jak i in vivo.  Mają one jednak niską wydajność transfekcji, co ogranicza ich zastosowanie. Można jednak poprawić ich jakość poprzez związanie, przed utworzeniem kompleksu z DNA, z kationowym lub anionowym biopolimerem. 

Polietylenoimina (PEI) jest kolejnym obiecującym wektorem, ze względu na jej dużą pojemności. Ponadto PEI może chronić DNA przed degradacją nukleazami. Barierą w stałym stosowaniu PEI w terapii genowej jest wysoka jej toksyczność.

Badania wykazały, że połączenie chitozanu z PEI zwiększa wydajność transfekcji i jednocześnie zmniejsza cytotoksyczność, a oba związki są biodegradowalne. Do tej pory takie połączenie było testowane tylko w terapii raka. Naukowcy z Chin postanowili sprawdzić jego skuteczność w chorobie zwyrodnieniowej stawów. Wyniki ich badań zostały opublikowane na początku stycznia tego roku w PlosOne.

Jaka jest perspektywa wektorów niewirusowych?

Zazwyczaj terapia genowa w chorobie zwyrodnieniowej stawów skierowana jest na chondrocyty, co umożliwia działanie produktów ekspresji genów na drodze mechanizmów autokrynnych i parakrynnych. Terapia genowa skierowana dodatkowo na synowiocyty umożliwia osiągnięcie powierzchni chrząstki stawowej za pośrednictwem cieczy, co wpływa na metabolizm chrząstki i zahamowanie postępu zapalenia kostno-stawowego.

Zespół Hauding i wsp. zbadali właściwości otrzymanych nanocząsteczek, ich cytotoksyczność oraz wydajność transfekcji chondrocytów i synowiocytów. Kopolimery chitozan-PEI były zdolne do  przenoszenia kwasów nukleinowych wewnątrz zarówno chondrocytów , jak i synowiocytów. Nowo wprowadzone DNA było wykrywalne w jądrze już po 4-godzinnej inkubacji. Wyniki sugerują, że nanocząsteczka chitozan-PEI-DNA może być bezpieczny i wydajnym niewirusowym wektorem do dostarczania genów zarówno do chondrocytów i synowiocytów. Dalsze badania powinny skupić się na ocenie zastosowania in vivo tych nanocząsteczke w leczeniu zwyrodnieniowych chorób stawów.