מדענים יוצרים מנות בגודל ננו של קוד גנטי המכוונים לתאי זרע של סרטן המוח

גלילאו עונה 6 פרק 22 - אוכל מולקולרי (יולי 2019).

Anonim

במחקר של "הוכחת קונספט", מדענים בג'ונס הופקינס אומרים כי הם הצליחו להעביר מנות בגודל ננו של קוד גנטי הנקרא מיקרו-רנ"א לטיפול בגידולים במוח האנושי המושתלים בעכברים. תוכנן של המכלים העל-קטנים נועד למקד לתאי גזע סרטניים, מעין "זרע" סלולר, המייצר צאצאים בלתי-נדלים ומהווה מחסום בלתי פוסק לסלק את מוחם של תאים ממאירים.

תוצאות הניסויים שלהם פורסמו באינטרנט 21 יוני ב Nano Letters.

"סרטן המוח הוא אחד מסוגי הסרטן הנפוצים ביותר במונחים של ההרכב הגנטי שלו, אך עדיין לא פיתחנו טיפול טוב עבורו", אומר ג'ון לטררה, MD, Ph.D., פרופסור לנוירולוגיה, אונקולוגיה ומדעי המוח ב בית הספר לרפואה של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס ומדען מחקר במכון קריגר קנדי. "החוסן של תאי גזע סרטניים ומחסום הדם במוח הם מכשולים גדולים".

הדם הנכנס למוח מסונן באמצעות סדרת כלי שיט המשמשים כמכשול מגן. אבל מחסום דם מוח זה חוסם תרופות מולקולריות שיש להן פוטנציאל לחולל מהפכה בטיפול בסרטן המוח על ידי מיקוד תאי גזע סרטניים, אומר לטררה.

"כדי לקדם את טיפולי הגידול במוח, אנו זקוקים לכלים ושיטות שעוקפים את מחסום הדם-מוח", אומר ד"ר ג'ורדן גרין, פרופסור להנדסה ביו-רפואית, אופתלמולוגיה, אונקולוגיה, נוירוכירורגיה, מדע החומרים והנדסה וכימיה וביומולקולרית בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס. "אנחנו צריכים טכנולוגיה כדי לספק בבטחה וביעילות תרופות גנטיות רגישות ישירות לגידולים מבלי לפגוע רקמות רגילות."

דוגמה לכך, אומר גרין, היא glioblastoma, סוג של סרטן המוח כי סן אריזונה ג 'ון מקיין הוא נלחם, אשר לעתים קרובות דורש ניתוחים חוזרים. הרופאים מסירים את רקמת הגידול במוח שהם יכולים לראות, אך הממאירות חוזרת לעיתים קרובות במהירות, אומרת לטררה. רוב החולים עם glioblastoma לחיות פחות משנתיים לאחר האבחון.

מדענים חושדים מזה זמן רב שתאי גזע סרטניים נמצאים בשורש של מה שמניע את החזרה והתפשטות של גליובלסטומה וסוגים אחרים של סרטן. תאי גזע אלה גורמים לתאי סרטן אחרים, ואם הם מתחמקים מסכין המנתח, עלולים להוביל לגידול חדש לגמרי.

לטררה וגרין, החברים במרכז לסרטן ג'ונס הופקינס קימל, תכננו דרך יעילה לספק מנות זעירות של מיקרו-רנ"א לגידולי מוח מבוססים. המיקרו-רנ"א מתמקדים בתאי גזע סרטניים במוח כדי לעצור את יכולתם להפיץ ולשמר צמיחה של הגידול.

מנות עשויים פלסטיק מתכלה דומה לחומר המשמש תפרים כירורגיים כי משפיל לאורך זמן. הם קטנים פי 1, 000 מרוחב של שיער אדם אופייני לגודל ולצורה של רכיבים טבעיים שהתאים משתמשים כדי לתקשר. כאשר תאים סרטניים לבלוע את החבילות, הם מתפרקים ולשחרר "מטען" שלהם microRNA "במיוחד כאשר microRNAs צריך לפעול בתוך תאים סרטניים.

מעוגנים nanopacket הם microRNAs כי באופן ספציפי להיקשר RNAs השליח קשור לשני גנים: HMGA1 ו DNMT, אשר פועלים יחד כדי להסדיר תוכניות ביטוי גנים בתאים.

כאשר microRNAs להיקשר אלה RNAs השליח, הם חוסמים את יכולותיהם לייצר חלבון ולהכבות תוכניות המניעים את המאפיינים גזעיים של תאים סרטניים. ללא תכונות גזעיות שלהם, תאים סרטניים הם נבדלים יותר, הם מאבדים את יכולתם להפיץ גידולים, והם עשויים להיות רגישים יותר לקרינה ולתרופות.

עבור הניסויים שלהם, ג 'ונס הופקינס מדענים השתיל תאים glioblastoma האדם לתוך 18 עכברים. כדי לחקות את האתגר הקליני של טיפול בגידול קיים, המדענים חיכו 45 ימים לפני הטיפול בבעלי החיים כדי להיות בטוח שיש להם גידולים היטב. מחצית מהחיות קיבלו חליטות של ננו-קופסאות המכילות מיקרו-רנ"א פעיל ישירות לתוך גידולי המוח שלהן, והחצי השני קיבל ננו-פצצות המכילות מיקרו-רנ"א לא פעיל. כדי לבודד את האפקט של חלקיקים, המדענים השתמשו בעכברים כי היו bred ללא תאי מערכת החיסונית תאי המכוונים תאים סרטניים.

חמישה מתוך תשעת העכברים שקיבלו microRNAs לא פעילים (בקרות) מתו תוך חודשיים, ושאר עכברי הביקורת מתו תוך 90 יום. שלושה מתוך תשעת העכברים שקיבלו מיקרו-רנ"א פעילים נמשכו עד 80 ימים, ושישה חיו עד 133 ימים. ששת אלה היו מורדמים מבחינה אנושית, ומוח מבודד של עכברים נבדק לנוכחותם של גידולים.

כל עכברי הביקורת היו גידולים גדולים במוחם כאשר הם מתו. ארבעה מהעכברים שקיבלו מיקרו-רנ"א פעילים וחיו עד 133 ימים לא היו גידולים, ושניים מהם היו קטנים.

גרין אומר כי תרופות גנטיות רבות נועדו למקד גן אחד. סוג של חלקיקים צוות ג 'ונס הופקינס המשמש במחקר זה יכול לתמצת סוגים מרובים של microRNAs למקד רשתות גנים מרובות.

כאשר תאי גזע הסרטן במוח מפנים את החלקיקים ואת המעבר למצב של תאי גזע, אומר לטררה, רופאים יכולים לנצל את המצב הזה, ולתת לקרינה או לתרופות אחרות להרוג את התאים הפגיעים כעת.

לדברי גרין, צוותים מדעיים אחרים מפתחים מנות מיקרו-רנ"א באמצעות חומרים המבוססים על שומנים בדם, וחלק מהכימותרפיה הסטנדרטית מועברת בננו-חלקיקלי שומן הנקרא ליפוזום.

Green ו Laterra אומרים חלקיקים במחקר שלהם מסוגלים לחלחל את הגידול כולו כי המוח מכרסם הם קטנים. בני אדם, עם מוח גדול יותר, עשויים להזדקק למשאבה ו קטטר כדי לנתב חלקיקים ברחבי המוח.

צוות ג 'ונס הופקינס הוא עובד על מנת להגביר את הפיתוח של חלקיקים שלה סטנדרטיזציה שלהם יציבות ואיכות לפני הגשת בקשה להתחיל בניסויים קליניים על אנשים.

menu
menu