RNS traucējumu jaudas paplašināšana

RNS iejaukšanās (RNAi) metode, kas var izslēgt noteiktus gēnus dzīvās šūnās, ir liels potenciāls daudzu slimību ārstēšanā, ko izraisa nepareizi funkcionējoši gēni. Tomēr zinātniekiem ir bijis grūti atrast drošus un efektīvus veidus, kā piegādāt gēnu bloķējošo RNS pareizajiem mērķiem.

Līdz šim pētnieki ir sasnieguši labākos rezultātus ar RNSi, kas vērsta uz aknu slimībām, daļēji tāpēc, ka tas ir dabisks nanodaļiņu galamērķis. Bet tagad pētījumā, kas publicēts Nature Nanotechnology 11. maija numurā, MIT vadītā komanda ziņo, ka līdz šim ir panākta visspēcīgākā RNSi gēnu klusēšana neaknu audos.

MIT inženieri izstrādāja RNS nesošas nanodaļiņas (sarkanas), kuras var uzņemt endotēlija šūnas (nokrāsotas zilā krāsā). Attēlu sniedza Aude Thiriot/Harvard.

Izmantojot nanodaļiņas, kas izstrādātas un pārbaudītas īsu RNS šķiedru, ko sauc par siRNS, endotēlija ievadīšanai, pētnieki varēja mērķēt RNSi uz endotēlija šūnām, kas veido lielāko daļu orgānu oderējumus. Tas palielina iespēju izmantot RNSi, lai ārstētu daudzu veidu slimības, tostarp vēzi un sirds un asinsvadu slimības, saka pētnieki.

Pieaug satraukums par piegādi aknās, taču, lai sasniegtu plašo RNSi terapijas potenciālu, ir svarīgi, lai mēs varētu sasniegt arī citas ķermeņa daļas, saka Daniels Andersons, Samuel A. Goldblith Ķīmijas inženierijas asociētais profesors, MIT Koha Integratīvās vēža pētniecības institūta un Medicīnas inženierijas un zinātnes institūta loceklis un viens no darba vecākajiem autoriem.

Otrs dokumenta vecākais autors ir Roberts Langers, Deivida H. Koha institūta profesors MIT un Koha institūta loceklis. Galvenie autori ir MIT absolvents Džeimss Dālmens un Karmena Bārnsa no Alnylam Pharmaceuticals.

Mērķtiecīga piegāde

RNAi ir dabā sastopams process, kas atklāts 1998. gadā un ļauj šūnām kontrolēt savu ģenētisko ekspresiju. Ģenētiskā informācija parasti tiek pārnesta no DNS kodolā uz ribosomām, šūnu struktūrām, kurās tiek ražoti proteīni. Īsas RNS virknes, ko sauc par siRNS, saistās ar RNS kurjeru, kas nes šo ģenētisko informāciju, neļaujot tai sasniegt ribosomu.

Andersons un Langers iepriekš ir izstrādājuši nanodaļiņas, kas tagad tiek klīniski izstrādātas un kuras var piegādāt siRNS aknu šūnām, ko sauc par hepatocītiem, pārklājot nukleīnskābes taukainā materiālos, ko sauc par lipidoīdiem. Hepatocīti satver šīs daļiņas, jo tie atgādina tauku pilienus, kas cirkulē asinīs pēc taukainas maltītes.

Aknas ir dabisks nanodaļiņu galamērķis, saka Andersons. Tas nenozīmē, ka RNS ir viegli nogādāt aknās, taču tas nozīmē, ka, ievadot nanodaļiņas asinīs, tās, visticamāk, nonāks tur.

Zinātniekiem ir bijuši zināmi panākumi, piegādājot RNS orgāniem, kas nav aknu orgāni, taču MIT komanda vēlējās izstrādāt pieeju, kas varētu sasniegt RNSi ar mazākām RNS devām, kas varētu padarīt ārstēšanu efektīvāku un drošāku.

Jaunās MIT daļiņas sastāv no trim vai vairākām koncentriskām sfērām, kas izgatavotas no ķīmiski modificēta polimēra īsām ķēdēm. RNS tiek iesaiņota katrā sfērā un tiek atbrīvota, tiklīdz daļiņas nonāk mērķa šūnā.

Gēnu apklusināšana

MIT sistēmas galvenā iezīme ir tā, ka zinātnieki varēja izveidot daudzu dažādu materiālu bibliotēku un ātri novērtēt viņu kā piegādes aģentu potenciālu. Viņi pārbaudīja apmēram 2400 savu daļiņu variantus dzemdes kakla vēža šūnās, izmērot, vai tās var izslēgt gēnu, kas kodē šūnām pievienoto fluorescējošu proteīnu. Pēc tam viņi pārbaudīja daudzsološākos no endotēlija šūnām, lai noskaidrotu, vai tie varētu traucēt gēnu, ko sauc par TIE2, kas tiek ekspresēts gandrīz tikai endotēlija šūnās.

Izmantojot vislabākās veiktspējas daļiņas, pētnieki samazināja gēnu ekspresiju par vairāk nekā 50 procentiem, lietojot tikai 0,20 miligramus uz kilogramu šķīduma, kas ir aptuveni viena simtā daļa no daudzuma, kas nepieciešams esošajiem endotēlija RNSi piegādes līdzekļiem. Viņi arī parādīja, ka viņi var bloķēt līdz pieciem gēniem vienlaikus, piegādājot dažādas RNS sekvences.

Vislabākie rezultāti tika novēroti plaušu endotēlija šūnās, bet daļiņas arī veiksmīgi nogādāja RNS nierēs un sirdī, kā arī citiem orgāniem. Lai gan daļiņas iekļuva aknu endotēlija šūnās, tās neiekļuva aknu hepatocītos.

Interesanti ir tas, ka, mainot nanodaļiņu ķīmisko sastāvu, jūs varat ietekmēt piegādi uz dažādām ķermeņa daļām, jo ​​citi preparāti, pie kuriem esam strādājuši, ir ļoti spēcīgi hepatocītiem, bet ne tik spēcīgi endotēlija audiem, saka Andersons.

Lai pierādītu plaušu slimību ārstēšanas potenciālu, pētnieki izmantoja nanodaļiņas, lai bloķētu divus gēnus, kas ir saistīti ar plaušu vēzi - VEGF receptoru 1 un Dll4, kas veicina asinsvadu augšanu, kas baro audzējus. Bloķējot tos plaušu endotēlija šūnās, pētnieki spēja palēnināt plaušu audzēju augšanu pelēm un arī samazināt metastātisku audzēju izplatību.

Masanori Aikawa, Hārvardas Medicīnas skolas medicīnas asociētais profesors, jauno tehnoloģiju raksturo kā milzīgu ieguldījumu, kam vajadzētu palīdzēt pētniekiem izstrādāt jaunas ārstēšanas metodes un uzzināt vairāk par endotēlija audu slimībām, piemēram, aterosklerozi un diabētisko retinopātiju, kas var izraisīt aklumu.

Endotēlija šūnām ir ļoti svarīga loma vairākos daudzu slimību posmos, sākot no sākuma līdz klīnisko komplikāciju sākumam, saka Aikawa, kurš nebija pētnieku komandas daļa. Šāda veida tehnoloģija sniedz mums ārkārtīgi spēcīgu rīku, kas var palīdzēt izprast šīs postošās asinsvadu slimības.

Pētnieki plāno pārbaudīt papildu iespējamos mērķus, cerot, ka šīs daļiņas galu galā varētu izmantot vēža, aterosklerozes un citu slimību ārstēšanai.

Zinātnieki no Alnylam Pharmaceuticals un Hārvardas Medicīnas skolas arī piedalījās pētījumā, ko finansēja Nacionālā aizsardzības zinātnes un inženierzinātņu stipendija, Nacionālais zinātnes fonds, MIT prezidenta stipendijas, Nacionālie veselības institūti, Stop and Shop Pediatric Brain Tumor Fund, Bērnu smadzeņu audzēju fonds, Deutsche Forschungsgemeinschaft, Alnylam un RNS terapijas un bioloģijas centrs.

paslēpties