„DNA origami“ se loteva rakavih celic, odpornih na več zdravil
Orodje DNA, ki združuje gensko terapijo s kemoterapijo, bi lahko bilo obetaven nov način za premagovanje rakavih celic, odpornih proti več zdravilom.
Orodje je "prilagojena nanoplatforma DNA", ki lahko prenaša kemoterapevtska zdravila v ciljne rakave celice, hkrati pa utiša gene, odporne proti drogam.
Tehnika je delo znanstvenikov iz Nacionalnega centra za nanoznanost in tehnologijo v Pekingu na Kitajskem.
Nedavni članek v reviji Angewandte Chemie International Edition podrobno opisuje, kako je skupina razvila in testirala nanoplatforme DNA.
Zdravljenje z zdravili je znatno izboljšalo preživetje in kakovost življenja ljudi z rakom.
Obstaja pa veliko primerov, ko se rak najprej dobro odzove na zdravljenje, nato pa se ponovi ali se ponovno pojavi zaradi odpornosti na zdravila.
Odtok zdravil
Znanstveniki so prepoznali več celičnih mehanizmov, ki omogočajo ali spodbujajo odpornost na zdravila pri raku.
Eden od teh je "izliv zdravil", postopek, pri katerem beljakovine prenašalci iztisnejo zdravila iz celičnega telesa skozi njegove membrane. Mehanizmi odtoka obstajajo "v vseh živih celicah", ne samo v rakavih celicah.
Na primer, celice v stenah črevesja imajo veliko prenašalnih beljakovin, ki črpajo zdravila in druga škodljiva sredstva nazaj v prebavni trakt.
Zahvaljujoč obsežnim raziskavam znanstveniki zdaj vedo veliko o vlogi mehanizmov odtoka in transportnih beljakovin pri razvoju odpornosti na zdravila pri raku.
Eden prvih proteinov, ki so jih identificirali, je tisti, ki ga kodira gen za odpornost na zdravila za več zdravil (MDR1).
Študije so tudi pokazale, da ko nekateri organi postanejo rakavi, se njihova tkiva začnejo izražati MDR1 močneje.
Zlasti ena študija je odkrila, da je zdravljenje z močnim zdravilom proti raku doksorubicinom močno povečalo izražanje MDR1 v rakavih celicah, ne pa tudi v zdravih pljučnih celicah.
Ciljno usmerjanje celic in utišanje genov
Torej, čeprav je zdravilo lahko zelo dobro pri ubijanju rakavih celic, če se celice bolje izženejo, pa zdravilo sčasoma ne bo dovolj dolgo v celici, da bi začelo učinkovati.
Da bi se lotili tega problema, raziskovalci raka iščejo načine za izklop genov, ki poganjajo izliv zdravil v tumorske celice.
En pristop k izklopu odtočnih črpalk je tehnika utišanja genov, imenovana RNA interference (RNAi). Ta uporablja molekule, imenovane predloge za transkripcijo RNA, da motijo izražanje genov v celicah.
Da pa je zdravljenje učinkovito, je treba predloge za transkripcijo RNA sprostiti znotraj celičnega telesa ali citoplazme. Drugič, to mora potekati hkrati z dajanjem zdravila, ki ubije celice. In tretjič, zdrave celice morajo ostati nedotaknjene.
Nova nanoplatforma DNA obravnava vse tri zahteve - posebej cilja na rakave celice, zdravilo proti raku dostavi v njihovo notranjost in izklopi gene, ki poganjajo njihove odtočne črpalke, da zdravi omogoči čas za delovanje.
Skupina je s tehnikami "DNA origami" ustvarila platformo, ki vključuje vse komponente, potrebne za to.
Z dobro uveljavljenim pristopom lahko znanstveniki ustvarijo platforme DNA, ki vsebujejo preproste in zapletene molekularne oblike, ki so dovolj majhne, da delujejo na celični ravni.
V tem primeru je ekipa izdelala preprosto strukturo, ki se samosestavi v trikotno nanoplatformo DNA. Platforma ima več spletnih mest, ki se lahko vežejo na različne "funkcionalne enote".
„Nova strategija za tumorje, odporne na več zdravil“
Raziskovalci so preizkusili sposobnost platforme DNA, da selektivno posreduje predloge za transkripcijo RNA in kemoterapijo doksorubicin najprej v celičnih kulturah in nato pri miših z tumorji, odpornimi na več zdravil.
Uporabili so "dve linearni majhni predlogi za transkripcijo RNA." Eden od teh je skrbel za utišanje genov, drugi pa za prepoznavanje in vstavljanje celic.
Rezultati so pokazali, da je bila "prilagojena platforma DNA" zelo učinkovita tako pri selektivni dostavi kot pri sprostitvi obeh izdelkov. To je povzročilo tudi visoko selektivno stopnjo ubijanja tumorjev.
Skupina pravi, da študija prikazuje, kako ustvariti nanostrukturo, ki selektivno dovaja kemoterapijo do rakavih celic, hkrati pa zavira odpornost na zdravila z uporabo utišanja genov, ne da bi škodovala zdravemu tkivu.
Predlagajo, da bi moralo biti mogoče tudi prilagoditi platforme DNK za uporabo v različnih tretmajih s spreminjanjem ciljev, koristnega tovora in strategij dostave.
Avtorji zaključujejo:
"Ta prilagojena nanoplatforma DNA, ki združuje terapijo z RNAi in kemoterapijo, ponuja novo strategijo za zdravljenje tumorjev, odpornih na več zdravil."
