Znanstveniki ustvarjajo pakete nano velikosti genskega koda, namenjene celicam semenskega raka na možganih

Age of the Hybrids Timothy Alberino Justen Faull Josh Peck Gonz Shimura - Multi Language (Junij 2019).

Anonim

V študiji "dokaz o konceptu" znanstveniki na Johns Hopkins Medicine pravijo, da so uspešno dostavili pakete nano velikosti genetske kode, imenovane mikroRNA, za zdravljenje človeških možganskih tumorjev, ki jih implantirajo pri miših. Vsebina super-malih posod je bila zasnovana tako, da je usmerjena proti izvornim celicam raka, nekakšnemu celičnemu "semenu", ki proizvaja številne potomce in je neizprosna ovira za odstranjevanje možganov malignih celic.

Rezultati njihovih poskusov so bili objavljeni na spletu 21. junija v Nano Letters.

"Rak možganov je eden najpomembnejših rakavih genskih sestavin, vendar za to še ne potrebujemo dobrega zdravljenja, " pravi John Laterra, doktorat, profesor nevrologije, onkologije in nevroznanosti na Johns Hopkinsova medicinska medicinska šola in raziskovalni znanstvenik na Inštitutu Kennedy Krieger. "Odpornost matičnih celic raka in krvno-možganska pregrada sta glavna ovira."

Kri, ki vstopi v možgane, se filtrira skozi vrsto plovil, ki delujejo kot zaščitna pregrada. Toda to krvno-možgansko pregrado blokira molekularna zdravila, ki imajo potencialno revolucijo za zdravljenje možganskega raka z usmerjanjem na rakaste matične celice, pravi Laterra.

"Za posodobitev zdravljenja možganskih tumorjev potrebujemo orodja in metode, ki obidejo krvno-možgansko pregrado, " pravi dr. Jordan Green, profesor biomedicinskega inženirstva, oftalmologije, onkologije, nevrokirurgije, materialov in tehnike ter kemijskega in biomolekularnega inženirstva na Medicinski fakulteti Univerze Johns Hopkins. "Potrebujemo tehnologijo za varno in učinkovito dajanje občutljivih genskih zdravil neposredno tumorjem brez poškodb običajnega tkiva."

V tem primeru, pravi Green, je glioblastoma, oblika možganskega raka, ki se borijo s senatorjem Arizone John McCain, ki pogosto zahteva ponavljajoče se operacije. Zdravniki odstranijo možgansko tumorsko tkivo, ki jo lahko vidijo, vendar se malignost pogosto hitro vrne, pravi Laterra. Večina bolnikov z glioblastomom živi manj kot dve leti po diagnozi.

Znanstveniki že dolgo pričakujejo, da so izvorne celice raka vzrok tega, kar poganja vrnitev in širjenje glioblastoma in drugih oblik raka. Te matične celice povzročajo druge rakave celice in, če se izognejo nožnemu kirurgu, lahko privedejo do povsem novega tumorja.

Laterra in Green, ki sta člani Centra za zdravljenje raka Kimmel Johns Hopkins, sta oblikovala način za učinkovito dostavo super-majhnih paketov mikroRNA v uveljavljene možganske tumorje. MikroRNA usmerjajo izvorne celice raka na možgane, da bi preprečile njihovo propagacijo in ohranile rast tumorja.

Paketi so narejeni iz biološko razgradljive plastike, podobne materialu, uporabljenemu za kirurške šivane, ki sčasoma degradira. So 1.000 krat manjši od širine človeške lase in so značilni za velikost in obliko naravnih komponent, ki jih celice uporabljajo za komuniciranje. Ko rakave celice zajamejo pakete, se razgrajujejo in sprostijo svojo "mikroRNA" koristno, zlasti kadar mikroRNA potrebujejo ukrepanje v rakavih celicah.

V nanopacketu so vgrajeni mikroRNA-ji, ki se specifično vežejo na messenger RNA, povezane z dvema gema: HMGA1 in DNMT, ki skupaj delujejo za uravnavanje programov za izražanje genov v celicah.

Ko se mikroRNA-ji vežejo na te selektivne RNA-je, blokirajo svoje sposobnosti izdelave beljakovin in izklopijo programe, ki poganjajo značilne lastnosti rakastih celic. Brez njihovih matičnih celic so rakave celice bolj diferencirane, izgubijo sposobnost širjenja tumorjev in so lahko bolj dovzetne za sevanje in droge.

Za svoje poskuse so znanstveniki Johns Hopkins implantirali človeške celice glioblastoma v 18 miši. Da bi posnemali klinični izziv zdravljenja obstoječega tumorja, so znanstveniki čakali 45 dni pred zdravljenjem živali, da bi bili prepričani, da imajo dobro razvite tumorje. Polovica živali je prejela infuzije nanopacketov, ki so vsebovale aktivne mikroRNA, neposredno v možganske tumorje, druga polovica pa je dobila nanopackete z neaktivnimi mikroRNA. Za izolacijo učinka nanodelcev so znanstveniki uporabili miši, ki so bili vzgojeni brez T-celic imunskega sistema, ki ciljajo na rakave celice.

Pet od devetih miši, ki so prejemale neaktivne mikroRNA (kontrolne), so umrle v dveh mesecih, preostale kontrolne miši pa so umrle v 90 dneh. Tri od devetih miši, ki so prejemale aktivne mikroRNA, so trajale do 80 dni, šest pa do 133 dni. Teh šest je bilo humano eutanizirano, izolirani mišji možgani pa so bili pregledani zaradi prisotnosti tumorjev.

Vse kontrolne miši so imele v možganih velike tumorje, ko so umrle. Štirje od miši, ki so prejemali aktivne mikroRNA in so živeli do 133 dni, niso imeli tumorjev, dva pa majhna.

Green pravi, da je veliko genskih zdravil namenjenih za ciljanje enega gena. Tip nanodelcev, ki jih je uporabila skupina Johns Hopkins v tej študiji, lahko encapsulirajo več vrst mikroRNA, da bi ciljali na več genskih omrežij.

Ko matične celice rakavih možganov internalizirajo nanodelce in prehajajo v državo, ki ni izvorno celico, Laterra pravi, da bi zdravniki lahko izkoristili to stanje in dali sevanju ali drugim drogam, da bi ubili zdaj ranljive celice.

Green pravi, da znanstvene ekipe drugje razvijajo pakete mikroRNA z uporabo materialov, ki temeljijo na lipidih, in nekaj standardne kemoterapije dobimo v maščobnih nanodelcih, imenovanih liposom.

Green in Laterra pravita, da so nanodelci v svoji študiji sposobni permeirati celoten tumor, ker so možgani glodalcev majhni. Ljudje, z večjimi možgani, morda potrebujejo črpalko in kateter, da bi v možganih lijeli nanodelce.

Skupina Johns Hopkins se trudi povečati razvoj svojih nanodelcev in standardizirati njihovo stabilnost in kakovost, preden zaprosi za dovoljenje za začetek kliničnih preskušanj na ljudeh.

menu
menu