„ДНК оригами“ се справя с мултирезистентни ракови клетки
ДНК инструмент, който съчетава генната терапия с химиотерапията, може да бъде обещаващ нов начин за победа на резистентни на множество лекарства ракови клетки.
Инструментът е „съобразена с ДНК наноплатформа“, която може да пренася химиотерапевтични лекарства в насочени ракови клетки, като същевременно заглушава гените на лекарствената резистентност на клетките.
Техниката е дело на учени от Националния център по нанонаука и технологии в Пекин, Китай.
Скорошна статия в списанието Angewandte Chemie International Edition дава подробен отчет за това как екипът е разработил и тествал ДНК наноплатформите.
Медикаментозното лечение значително подобри процента на оцеляване и качеството на живот на хората с рак.
Има обаче много случаи, при които ракът реагира добре на лечението в началото, но след това рецидивира или се връща отново поради лекарствена резистентност.
Изтичане на лекарства
Учените са идентифицирали няколко клетъчни механизма, които позволяват или насърчават резистентност към лекарства при рак.
Един от тях е „изтичане на лекарства“, процес, при който транспортните протеини изпомпват лекарствата от клетъчното тяло през неговите мембрани. Механизмите на изтичане съществуват „във всички живи клетки“, а не само в раковите клетки.
Например, клетките в стените на червата имат изобилие от транспортни протеини, които изпомпват лекарствата и други вредни агенти обратно към храносмилателния тракт.
Благодарение на обширни изследвания, учените вече знаят много за ролята на механизмите за изтичане и транспортните протеини в развитието на лекарствена резистентност при рак.
Един от първите транспортни протеини, който те идентифицират, е този, който е кодиран от мултилекарствената резистентност ген 1 (MDR1).
Изследванията също така разкриха, че когато някои органи станат ракови, тъканите им започват да се експресират MDR1 по-силно.
По-специално едно проучване разкрива, че лечението с мощното противораково лекарство доксорубицин значително повишава експресията на MDR1 в раковите клетки, но не и в здравите клетки на белия дроб.
Насочване на клетки и заглушаване на гени
Следователно, въпреки че лекарството може да бъде много добро в убиването на раковите клетки, ако клетките се подобрят при изхвърлянето му, в крайна сметка лекарството няма да бъде вътре в клетката достатъчно дълго, за да влезе в сила.
За да се справят с този проблем, изследователите на рака работят по начини за изключване на гените, които управляват изтичането на лекарства в туморните клетки.
Един от подходите за изключване на ефлуксните помпи е техника за заглушаване на гена, наречена РНК интерференция (RNAi). Това използва молекули, наречени шаблони за транскрипция на РНК, за да попречи на генната експресия в клетките.
Въпреки това, за да бъде лечението ефективно, шаблоните за РНК транскрипция трябва да бъдат пуснати вътре в клетъчното тяло или цитоплазмата. На второ място, това трябва да се случи едновременно с доставянето на лекарството, което убива клетките. И трето, здравите клетки трябва да останат недокоснати.
Новата ДНК наноплатформа отговаря на трите изисквания - насочена е специално към раковите клетки, доставя противораковото лекарство до вътрешността им и изключва гените, които задвижват техните ефлукс помпи, за да даде на лекарството време да работи.
Екипът използва техники „ДНК оригами”, за да създаде платформа, която включва всички компоненти, необходими за тези неща.
Използвайки добре установения подход, учените могат да създадат ДНК платформи, съдържащи прости и сложни молекулярни форми, които са достатъчно малки, за да работят на клетъчно ниво.
В този случай екипът направи проста структура, която се сглобява в триъгълна ДНК наноплатформа. Платформата има няколко сайта, които могат да се свързват с различни „функционални единици“.
„Нова стратегия за мултирезистентни тумори“
Изследователите тестваха способността на ДНК платформата селективно да доставя шаблони за транскрипция на РНК и химиотерапевтичното лекарство доксорубицин първо в клетъчни култури, а след това и при мишки с мултирезистентни тумори.
Те използваха „два линейни малки шаблона за транскрипция на РНК с фиби.“ Единият от тях се грижеше за заглушаването на гените, а другият се грижеше за разпознаването и вмъкването на клетките.
Резултатите показаха, че „приспособената ДНК платформа“ е много ефективна както при селективната доставка, така и при освобождаването на двата елемента. Това също доведе до силно селективен процент на убиване на тумори.
Екипът казва, че изследването демонстрира как да се създаде наноструктура, която доставя химиотерапия селективно на раковите клетки, като същевременно потиска лекарствената резистентност, използвайки генно заглушаване, без да уврежда здравата тъкан.
Те предполагат, че би трябвало също така да е възможно да се приспособят ДНК платформите за използване в редица лечения чрез промяна на целите, полезния товар и стратегиите за доставка.
Авторите заключават:
„Тази приспособена ДНК наноплатформа, която комбинира RNAi терапия и химиотерапия, предоставя нова стратегия за лечение на мултирезистентни тумори.“
