„DNA origami” zajmuje się wielolekoopornymi komórkami nowotworowymi
Narzędzie DNA, które łączy terapię genową z chemioterapią, może być obiecującym nowym sposobem pokonania wielolekoopornych komórek nowotworowych.
Narzędzie to jest „dostosowaną do potrzeb nanoplatformą DNA”, która może przenosić leki chemioterapeutyczne do docelowych komórek nowotworowych, jednocześnie wyciszając geny oporności na leki.
Technika ta jest dziełem naukowców z Narodowego Centrum Nanonauki i Technologii w Pekinie w Chinach.
Niedawny artykuł w czasopiśmie Angewandte Chemie International Edition szczegółowo opisuje, w jaki sposób zespół opracował i przetestował nanoplatformy DNA.
Leczenie farmakologiczne znacznie poprawiło wskaźniki przeżycia i jakość życia osób z rakiem.
Jednak jest wiele przypadków, w których rak początkowo dobrze reaguje na leczenie, ale potem nawraca lub powraca z powodu lekooporności.
Wypływ leków
Naukowcy zidentyfikowali kilka mechanizmów komórkowych, które umożliwiają lub sprzyjają oporności na leki w przypadku raka.
Jednym z nich jest „wypływ leku”, proces, w którym białka transporterowe wypompowują leki z ciała komórki przez jej błony. Mechanizmy wypływu istnieją „we wszystkich żywych komórkach”, nie tylko w komórkach rakowych.
Na przykład komórki w ścianach jelita zawierają mnóstwo białek transportowych, które pompują leki i inne szkodliwe czynniki z powrotem do przewodu pokarmowego.
Dzięki szeroko zakrojonym badaniom naukowcy wiedzą teraz dużo o roli mechanizmów wypływu i białek transportowych w rozwoju lekooporności w nowotworach.
Jedno z pierwszych białek transporterowych, które zidentyfikowali, było takie, które jest kodowane przez gen oporności wielolekowej 1 (MDR1).
Badania wykazały również, że kiedy niektóre narządy stają się rakowe, ich tkanki zaczynają się wyrażać MDR1 mocniej.
W szczególności w jednym badaniu stwierdzono, że leczenie silnym lekiem przeciwnowotworowym doksorubicyną znacznie zwiększa ekspresję MDR1 w komórkach rakowych, ale nie w zdrowych komórkach płuc.
Celowanie w komórki i wyciszanie genów
Dlatego, chociaż lek może być bardzo dobry w zabijaniu komórek rakowych, jeśli komórki lepiej go wydalają, ostatecznie lek nie będzie znajdował się w komórce wystarczająco długo, aby zadziałać.
Aby rozwiązać ten problem, naukowcy zajmujący się rakiem pracują nad sposobami wyłączania genów odpowiedzialnych za wypływ leków z komórek nowotworowych.
Jedną z metod wyłączania pomp wypływowych jest technika wyciszania genów zwana interferencją RNA (RNAi). Wykorzystuje to cząsteczki zwane szablonami transkrypcji RNA, aby zakłócać ekspresję genów w komórkach.
Jednak aby leczenie było skuteczne, szablony transkrypcji RNA muszą zostać uwolnione w ciele komórki lub cytoplazmie. Po drugie, musi to mieć miejsce w tym samym czasie, co dostarczenie leku, który zabija komórki. Po trzecie, zdrowe komórki muszą pozostać nietknięte.
Nowa nanoplatforma DNA spełnia wszystkie trzy wymagania - jest ukierunkowana w szczególności na komórki rakowe, dostarcza lek przeciwnowotworowy do ich wnętrzności i wyłącza geny, które napędzają ich pompy wypływowe, aby dać lekowi czas na zadziałanie.
Zespół wykorzystał techniki „origami DNA”, aby stworzyć platformę zawierającą wszystkie elementy niezbędne do zaistnienia tych rzeczy.
Korzystając z dobrze ugruntowanego podejścia, naukowcy mogą tworzyć platformy DNA zawierające proste i skomplikowane kształty molekularne, które są wystarczająco małe, aby działać na poziomie komórkowym.
W tym przypadku zespół stworzył prostą strukturę, która samoorganizuje się w trójkątną nanoplatformę DNA. Platforma ma kilka witryn, które mogą być powiązane z różnymi „jednostkami funkcjonalnymi”.
„Nowa strategia dotycząca guzów opornych na wiele leków”
Naukowcy przetestowali zdolność platformy DNA do selektywnego dostarczania szablonów transkrypcji RNA i doksorubicyny w chemioterapii najpierw w hodowlach komórkowych, a następnie u myszy z nowotworami wielolekoopornymi.
Użyli „dwóch liniowych małych szablonów transkrypcyjnych RNA o strukturze spinki do włosów”. Jeden z nich zajął się wyciszaniem genów, a drugi rozpoznaniem i wstawieniem komórek.
Wyniki pokazały, że „dostosowana platforma DNA” była bardzo skuteczna zarówno w selektywnym dostarczaniu, jak i uwalnianiu tych dwóch elementów. Spowodowało to również wysoce selektywny wskaźnik zabijania guza.
Zespół twierdzi, że badanie pokazuje, jak stworzyć nanostrukturę, która zapewnia selektywną chemioterapię komórkom nowotworowym, jednocześnie tłumiąc lekooporność za pomocą wyciszania genów bez uszkadzania zdrowej tkanki.
Sugerują, że powinno być również możliwe dostosowanie platform DNA do stosowania w szeregu terapii poprzez zmianę celów, ładunków użytkowych i strategii dostarczania.
Autorzy podsumowują:
„Ta dostosowana do potrzeb nanoplatforma DNA, która łączy terapię RNAi i chemioterapię, zapewnia nową strategię leczenia nowotworów opornych na wiele leków”.
