ДНК-оригами борется с раковыми клетками с множественной лекарственной устойчивостью
Инструмент ДНК, сочетающий генную терапию с химиотерапией, может стать новым многообещающим способом победить раковые клетки с множественной лекарственной устойчивостью.
Этот инструмент представляет собой «специализированную наноплатформу ДНК», которая может переносить химиотерапевтические препараты в раковые клетки-мишени, а также подавлять гены устойчивости клеток к лекарствам.
Этот метод разработан учеными Национального центра нанонауки и технологий в Пекине, Китай.
Недавняя статья в журнале Angewandte Chemie International Edition дает подробный отчет о том, как команда разрабатывала и тестировала наноплатформы ДНК.
Медикаментозное лечение значительно улучшило выживаемость и качество жизни людей, больных раком.
Однако во многих случаях рак сначала хорошо поддается лечению, но затем рецидивирует или возвращается из-за лекарственной устойчивости.
Отток лекарств
Ученые определили несколько клеточных механизмов, которые способствуют развитию лекарственной устойчивости при раке.
Одним из них является «отток лекарств», процесс, в котором белки-переносчики выкачивают лекарства из тела клетки через ее мембраны. Механизмы оттока существуют «во всех живых клетках», а не только в раковых.
Например, клетки стенок кишечника содержат большое количество белков-переносчиков, которые перекачивают лекарства и другие вредные вещества обратно в пищеварительный тракт.
Благодаря обширным исследованиям ученые теперь много знают о роли механизмов оттока и белков-переносчиков в развитии лекарственной устойчивости при раке.
Одним из первых идентифицированных ими белков-транспортеров был белок, кодируемый геном множественной лекарственной устойчивости 1 (MDR1).
Исследования также показали, что когда определенные органы становятся злокачественными, их ткани начинают выделять MDR1 сильнее.
Одно исследование, в частности, обнаружило, что лечение сильнодействующим противораковым препаратом доксорубицином значительно увеличивает экспрессию MDR1 в раковых клетках, но не в здоровых клетках легкого.
Нацеливание на клетки и сайленсинг генов
Следовательно, хотя лекарство может очень хорошо убивать раковые клетки, если клетки улучшают его изгнание, в конечном итоге лекарство не будет находиться внутри клетки достаточно долго, чтобы подействовать.
Чтобы решить эту проблему, исследователи рака работают над способами отключить гены, которые вызывают отток лекарств в опухолевые клетки.
Один из подходов к отключению насосов оттока - это метод подавления генов, называемый РНК-интерференцией (РНКи). При этом используются молекулы, называемые матрицами транскрипции РНК, чтобы препятствовать экспрессии генов в клетках.
Однако для того, чтобы лечение было эффективным, матрицы транскрипции РНК должны высвобождаться внутри тела клетки или цитоплазмы. Во-вторых, это должно происходить одновременно с доставкой лекарства, убивающего клетки. И в-третьих, здоровые клетки должны оставаться нетронутыми.
Новая наноплатформа ДНК отвечает всем трем требованиям: она специально нацелена на раковые клетки, доставляет противораковое лекарство в их внутренности и отключает гены, которые управляют их насосами оттока, чтобы дать лекарству время подействовать.
Команда использовала методы «ДНК-оригами», чтобы создать платформу, которая включает в себя все компоненты, необходимые для того, чтобы эти вещи происходили.
Используя хорошо зарекомендовавший себя подход, ученые могут создавать платформы ДНК, состоящие из простых и сложных молекулярных форм, которые достаточно малы, чтобы работать на клеточном уровне.
В этом случае команда создала простую структуру, которая самостоятельно собирается в треугольную наноплатформу ДНК. Платформа имеет несколько сайтов, которые могут быть привязаны к различным «функциональным единицам».
«Новая стратегия лечения опухолей с множественной лекарственной устойчивостью»
Исследователи проверили способность платформы ДНК избирательно доставлять матрицы транскрипции РНК и доксорубицин сначала в культурах клеток, а затем на мышах с опухолями с множественной лекарственной устойчивостью.
Они использовали «два линейных шаблона транскрипции РНК с небольшой шпилькой». Один из них заботился о подавлении гена, а другой - о распознавании и вставке клеток.
Результаты показали, что «адаптированная ДНК-платформа» была очень эффективной как при селективной доставке, так и при выпуске двух предметов. Это также привело к высокоселективному уничтожению опухолей.
Команда говорит, что исследование демонстрирует, как создать наноструктуру, которая избирательно доставляет химиотерапию раковым клеткам, а также подавляет лекарственную устойчивость с помощью подавления генов без вреда для здоровых тканей.
Они предполагают, что также должна быть возможность адаптировать платформы ДНК для использования в ряде процедур, изменяя цели, полезные нагрузки и стратегии доставки.
Авторы делают вывод:
«Эта специализированная наноплатформа ДНК, сочетающая терапию с использованием РНКи и химиотерапию, обеспечивает новую стратегию лечения опухолей с множественной лекарственной устойчивостью».
