A „DNS origami” a multirezisztens rákos sejtekkel küzd
A génterápiát és a kemoterápiát ötvöző DNS-eszköz ígéretes új módja lehet a multirezisztens rákos sejtek legyőzésének.
Az eszköz egy „személyre szabott DNS-nanoplatform”, amely kemoterápiás gyógyszereket képes megcélzott ráksejtekbe vinni, miközben elnémítja a sejtek gyógyszerrezisztencia-génjeit is.
A technika a kínai pekingi Nanotudományi és Technológiai Nemzeti Központ tudósainak munkája.
A folyóirat nemrégiben megjelent cikke Angewandte Chemie International Edition részletes beszámolót ad arról, hogy a csapat hogyan fejlesztette ki és tesztelte a DNS nanoplatformokat.
A gyógyszeres kezelések jelentősen javították a rákos betegek túlélési arányát és életminőségét.
Számos esetben azonban a rák először jól reagál a kezelésre, majd a gyógyszerrezisztencia miatt visszaesik vagy visszatér.
Gyógyszerkiáramlás
A tudósok számos sejtmechanizmust azonosítottak, amelyek lehetővé teszik vagy elősegítik a rákos gyógyszerekkel szembeni rezisztenciát.
Ezek egyike a „gyógyszer kiáramlása”, amely folyamat során a transzporter fehérjék szivattyúzzák ki a gyógyszereket a sejt testéből a membránjain keresztül. A kiáramlási mechanizmusok „minden élő sejtben” léteznek, nemcsak a rákos sejtekben.
Például a bélfal sejtjeiben rengeteg transzporterfehérje található, amelyek a gyógyszereket és más káros anyagokat visszaszivattyúzzák az emésztőrendszerbe.
A kiterjedt kutatásnak köszönhetően a tudósok ma már sokat tudnak a kiáramló mechanizmusok és a transzporterfehérjék szerepéről a gyógyszerrezisztencia kialakulásában a rákban.
Az egyik első transzporterfehérje, amelyet azonosítottak, az volt, amelyet a Multi-Drug Resistance Gene 1 kódol (MDR1).
A tanulmányok azt is feltárták, hogy amikor egyes szervek rákossá válnak, szöveteik kifejeződni kezdenek MDR1 erősebben.
Egy tanulmány különösen azt fedezte fel, hogy a hatásos rákellenes gyógyszerrel, a doxorubicinnel végzett kezelés nagymértékben megnövelte a MDR1 rákos sejtekben, de nem egészséges tüdősejtekben.
Sejtcélzás és géncsendesítés
Ezért, bár egy gyógyszer nagyon jó lehet a rákos sejtek elpusztításában, ha a sejtek jobban ki tudják irtani, végül a gyógyszer nem lesz elég hosszú ideig a sejtben ahhoz, hogy hatni tudjon.
Ennek a problémának a kezelése érdekében a rákkutatók azon munkálkodnak, hogy kikapcsolják azokat a géneket, amelyek a drog kiáramlását irányítják a daganatos sejtekben.
Az efflux szivattyúk kikapcsolásának egyik megközelítése egy géncsendesítési technika, az úgynevezett RNS interferencia (RNAi). Ez az RNS transzkripciós templátoknak nevezett molekulákat használja a sejtekben történő génexpresszió megzavarására.
A kezelés hatékonysága érdekében azonban az RNS transzkripciós templátokat ki kell szabadítani a sejt testében vagy a citoplazmában. Másodszor, ennek a sejteket elpusztító gyógyszer leadásával egyidejűleg kell történnie. Harmadszor, az egészséges sejteknek érintetlenül kell maradniuk.
Az új DNS nanoplatform mindhárom követelménynek megfelel - kifejezetten a rákos sejteket célozza meg, a rákellenes gyógyszert a belsejükbe juttatja, és kikapcsolja azokat a géneket, amelyek az efflux szivattyúikat működtetik, hogy a gyógyszer működési ideje legyen.
A csapat „DNS origami” technikákkal olyan platformot hozott létre, amely tartalmazza az összes szükséges elemet, hogy ezek a dolgok megtörténhessenek.
A jól bevált megközelítéssel a tudósok olyan DNS-platformokat hozhatnak létre, amelyek egyszerű és bonyolult molekuláris formákat tartalmaznak, amelyek elég kicsiek ahhoz, hogy sejtszinten működjenek.
Ebben az esetben a csapat készített egy egyszerű szerkezetet, amely önállóan háromszög alakú DNS nanoplatformává áll össze. A platformnak több olyan helye van, amelyek képesek kötődni különféle „funkcionális egységekhez”.
„Új stratégia a multirezisztens daganatok ellen”
A kutatók tesztelték a DNS platform azon képességét, hogy szelektíven juttassa el az RNS transzkripciós sablonokat és a kemoterápiás gyógyszer doxorubicint először sejttenyészetekben, majd egerekben, amelyek többféle gyógyszerrel szemben rezisztens daganattal rendelkeznek.
„Két lineáris kis hajtű RNS transzkripciós sablont használtak”. Ezek egyike gondoskodott a géncsendesítésről, a másik pedig a sejtfelismerésről és inszercióról.
Az eredmények azt mutatták, hogy a „testre szabott DNS-platform” nagyon hatékony volt mind a szelektív szállítás, mind a két elem felszabadításakor. Ez egy nagyon szelektív tumor elpusztulási arányt is eredményezett.
A csapat szerint a tanulmány bemutatja, hogyan lehet olyan nanostruktúrát létrehozni, amely szelektíven juttatja el a kemoterápiát a rákos sejtekhez, miközben géncsendesítéssel is elnyomja a gyógyszerrezisztenciát az egészséges szövetek károsítása nélkül.
Azt javasolják, hogy lehetővé kell tenni a DNS-platformok testreszabását a különböző kezelésekben történő felhasználásra a célok, a hasznos terhelések és a szállítási stratégiák megváltoztatásával.
A szerzők megállapítják:
"Ez a személyre szabott DNS nanoplatform, amely egyesíti az RNAi terápiát és a kemoterápiát, új stratégiát nyújt a multirezisztens daganatok kezelésében."
