Нови наночастици ефективно спират растежа и разпространението на тумори на яйчниците и черния дроб при мишки

Докато растат, твърдите тумори се обграждат с дебела, трудно проникваща стена от молекулярна защита. Преминаването на наркотиците през тази барикада е изключително трудно.

Сега учените от UT Southwestern са разработили наночастици, които могат да разрушат физическите бариери около туморите, за да достигнат до раковите клетки. Веднъж вътре, наночастиците освобождават полезния си товар: система за редактиране на гени, която променя ДНК вътре в тумора, блокира растежа му и активира имунната система.

Новите наночастици, описани в Природни нанотехнологии, ефективно спира растежа и разпространението на тумори на яйчниците и черния дроб при мишки. Системата предлага нов начин напред за използването на инструмента за редактиране на гени, известен като CRISPR-Cas9 при лечение на рак, каза ръководителят на изследването Даниел Сигварт, д-р, доцент по биохимия в UT Southwestern.

Въпреки че CRISPR предлага нов подход за лечение на рак, технологията е силно възпрепятствана от ниската ефективност на доставяне на полезни товари в туморите..”

Д-р Даниел Сигварт, ръководител на изследването и член на Центъра за цялостен рак на Харолд К. Симънс, Югозападен медицински център на Юта

През последните години технологията CRISPR-Cas9 даде на изследователите начин селективно да редактират ДНК в живите клетки. Докато системата за редактиране на гени предлага потенциал за промяна на гени, които стимулират растежа на рака, доставянето на CRISPR-Cas9 на солидни тумори е предизвикателство.

Повече от десетилетие, Dr. Зигварт и неговите колеги изучават и проектират липидни наночастици (LNPs), малки сфери от мастни молекули, които могат да пренасят молекулен товар (включително скорошни ваксини срещу иРНК COVID-19) в човешкото тяло. През 2020 г. Dr. Групата на Siegwart показа как да насочва наночастиците към специфични тъкани, което е било предизвикателство, ограничаващо полето.

В новата работа, за да се насочат към рака, изследователите започнаха с наночастиците, които вече бяха оптимизирани за пътуване до черния дроб. Те добавиха малка част от РНК (наречена къса интерферираща РНК или siRNA), която може да изключи фокалната адхезионна киназа (FAK), ген, който играе централна роля в поддържането на физическата защита на редица тумори.

„Насочването на FAK не само отслабва барикадата около туморите и улеснява самите наночастици да си проправят път в тумора, но също така проправя пътя за допускане на имунните клетки“, каза Ди Джанг, д-р, следдокторско изследване. сътрудник в UTSW и първи автор на статията.

Вътре в ново конструираните наночастици, изследователите са капсулирали CRISPR-Cas9 машина, която може да редактира гена PD-L1. Много видове рак използват този ген, за да произвеждат високи нива на протеина PD-L1, който спира способността на имунната система да атакува тумори. По-рано учените показаха, че нарушаването на PD-L1 генът, при някои видове рак, може да повдигне тези спирачки и да даде възможност на имунната система на човек да убива раковите клетки.

д-р Зигварт, Джанг и техните колеги тестваха новите наночастици в четири миши модела на рак на яйчниците и черния дроб. Те първо показаха, че чрез добавяне на siRNA за изключване на FAK, матрицата от молекули около туморите е по-малко твърда и по-лесна за проникване от нормалното. След това те анализираха туморните клетки и откриха, че много повече наночастици са достигнали до клетките, ефективно променяйки PD-L1 ген.

И накрая, те открили, че тумори при мишки, третирани с наночастиците, които са насочени както към FAK, така и към PD-L1 се сви до около една осма от размера на туморите, третирани само с празни наночастици. В допълнение, повече имунни клетки инфилтрираха туморите и третираните мишки оцеляха средно около два пъти по-дълго.

Необходима е повече работа, за да се покаже безопасността и ефикасността на наночастиците при различни видове тумори. Изследователите казаха, че терапията може да бъде полезна във връзка със съществуващите имунотерапии на рак, които имат за цел да използват имунната система за атака на тумори.

„След световния успех на ваксините за COVID-19 LNP, всички се чудим какво още могат да направят LNP. Тук разработихме нови LNP, способни да доставят множество видове генетични лекарства едновременно, за да подобрят терапевтичните резултати при рак. Очевидно има голям потенциал за лекарства LNP за лечение на различни видове заболявания“, каза д-р. Зигварт.

Източник:

Референтен журнал:

Джанг, Д., et al. (2022) Подобряване на редактирането на CRISPR / Cas ген чрез модулиране на механичните свойства на клетките за терапия на рак. Природни нанотехнологии. doi.org/10.1038/s41565-022-01122-3

.