„DNA origami“ sa zaoberá rakovinovými bunkami rezistentnými na viac liekov
Nástroj DNA, ktorý kombinuje génovú terapiu s chemoterapiou, by mohol byť sľubným novým spôsobom, ako poraziť rakovinové bunky rezistentné na viac liekov.
Tento nástroj je „nanoplatformou DNA na mieru“, ktorá dokáže prenášať chemoterapeutické lieky do cieľových rakovinových buniek a zároveň umlčať gény bunkovej rezistencie na lieky.
Táto technika je dielom vedcov z Národného centra pre nanovedy a technológie v čínskom Pekingu.
Nedávny príspevok v časopise Angewandte Chemie International Edition poskytuje podrobný opis toho, ako tím vyvinul a testoval nanoplatformy DNA.
Liečba drogami významne zlepšila mieru prežitia a kvality života ľudí s rakovinou.
Existuje však veľa prípadov, keď rakovina spočiatku dobre reaguje na liečbu, ale potom sa z dôvodu rezistencie na lieky relapsuje alebo vráti.
Výtok liečiva
Vedci identifikovali niekoľko bunkových mechanizmov, ktoré umožňujú alebo podporujú liekovú rezistenciu pri rakovine.
Jedným z nich je „eflux liečiva“, proces, pri ktorom transportné proteíny pumpujú liečivá z bunkového tela cez membrány. Mechanizmy efluxu existujú „vo všetkých živých bunkách“, nielen v rakovinových bunkách.
Napríklad bunky v stenách čreva majú dostatok transportných proteínov, ktoré pumpujú lieky a iné škodlivé látky späť do tráviaceho traktu.
Vďaka rozsiahlemu výskumu teraz vedci vedia veľa o úlohe efluxných mechanizmov a transportných proteínov pri vzniku rezistencie na lieky pri rakovine.
Jedným z prvých transportných proteínov, ktoré identifikovali, bol proteín kódovaný génom 1 na rezistenciu na viac liekov (MDR1).
Štúdie tiež odhalili, že keď sa niektoré orgány stanú rakovinovými, začnú sa ich tkanivá prejavovať MDR1 silnejšie.
Jedna štúdia predovšetkým zistila, že liečba silným protirakovinovým liekom doxorubicín výrazne zvýšila expresiu MDR1 v rakovinových bunkách, ale nie v zdravých bunkách pľúc.
Zacielenie na bunky a umlčanie génov
Aj keď teda môže byť liek veľmi dobrý pri zabíjaní rakovinových buniek, pokiaľ sa jeho vypudenie zlepší, nakoniec nebude v bunke dostatočne dlho na to, aby mohol účinkovať.
Na riešenie tohto problému výskumníci v oblasti rakoviny pracujú na spôsoboch, ako vypnúť gény, ktoré riadia výdaj liekov v nádorových bunkách.
Jedným z prístupov k vypnutiu efluxných púmp je technika tlmenia génov nazývaná interferencia RNA (RNAi). To využíva molekuly nazývané transkripčné šablóny RNA na interferenciu s génovou expresiou v bunkách.
Aby však bolo liečenie účinné, musia sa šablóny transkripcie RNA uvoľňovať vo vnútri bunkového tela alebo cytoplazmy. Po druhé, musí k tomu dôjsť súčasne s dodaním lieku, ktorý zabíja bunky. A po tretie, zdravé bunky musia zostať nedotknuté.
Nová nanoplatforma DNA vyhovuje všetkým trom požiadavkám - zameriava sa špeciálne na rakovinové bunky, dodáva protirakovinové liečivo do ich vnútorných častí a vypína gény, ktoré poháňajú ich efluxné pumpy, aby liečivu poskytli čas na prácu.
Tím použil techniky „DNA origami“ na vytvorenie platformy, ktorá obsahuje všetky komponenty potrebné na to, aby sa tieto veci mohli stať.
Pomocou osvedčeného prístupu môžu vedci vytvoriť platformy DNA pozostávajúce z jednoduchých a komplikovaných molekulárnych tvarov, ktoré sú dostatočne malé na to, aby fungovali na bunkovej úrovni.
V tomto prípade tím vytvoril jednoduchú štruktúru, ktorá sa sama zostavila do trojuholníkovej DNA nanoplatformy. Platforma má niekoľko webov, ktoré sa môžu viazať na rôzne „funkčné jednotky“.
„Nová stratégia pre multirezistentné nádory“
Vedci testovali schopnosť platformy DNA selektívne dodávať šablóny transkripcie RNA a chemoterapiu doxorubicín najskôr v bunkových kultúrach a potom u myší s multirezistentnými nádormi.
Použili „dve lineárne malé transkripčné šablóny vlásenky RNA.“ Jeden z nich sa staral o umlčanie génov a druhý sa staral o rozpoznávanie a vkladanie buniek.
Výsledky ukázali, že „platforma DNA na mieru“ bola veľmi efektívna pri selektívnom podaní aj uvoľňovaní týchto dvoch položiek. To tiež viedlo k vysoko selektívnej miere usmrcovania nádorov.
Tím hovorí, že štúdia ukazuje, ako vytvoriť nanostruktúru, ktorá selektívne dodáva chemoterapiu rakovinovým bunkám a zároveň potláča rezistenciu na lieky pomocou tlmenia génov bez poškodenia zdravého tkaniva.
Navrhujú, že by tiež malo byť možné prispôsobiť platformy DNA pre použitie v rôznych liečebných postupoch zmenou cieľov, užitočného zaťaženia a stratégií doručenia.
Autori dospievajú k záveru:
„Táto na mieru šitá nanoplatforma DNA, ktorá kombinuje terapiu RNAi a chemoterapiu, predstavuje novú stratégiu liečby nádorov rezistentných na viac liekov.“
