Chemioterapia pozostaje jedyną opcją leczenia w przypadku wielu typów nowotworów, jednak jej nieswoisty charakter powoduje niepożądane i wysoce nieprzyjemne skutki uboczne. W ramach europejskiego badania opracowano inteligentną platformę terapeutyczną do walki z nowotworem, która łączy leki oparte na DNA z precyzją sposobu ich podawania bazującego na nanocząstkach.
miRNA to krótkie, niekodujące RNA, które reguluje ekspresję genów na poziomie potranskrypcyjnym. Udowodniono, że nieprawidłowa ekspresja określonych miRNA jest powiązana z nowotworem. Sprawia to, że są one obiecującymi celami antynowotworowymi oraz biomarkerami umożliwiającymi szybkie postawienie rozpoznania.
Dostarczanie miRNA poprzez nanocząstki
Projekt MIRNANO realizowano przy wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”, aby opracować nanocząstki pełniące funkcję nośników dostarczających te kwasy nukleinowe o działaniu anty-miRNA. Kwasy te zapewnią rozbicie docelowych miRNA, wywołując zahamowanie wzrostu guza na dalszym etapie.
„Opracowaliśmy dwa typy nanocząstek ukierunkowanych na miRNA, które można wykorzystać jako środki terapeutyczne w medycynie precyzyjnej lub jako molekularne narzędzia diagnostyczne”, wyjaśnia badacz Alessandro Bertucci. Aby to osiągnąć, badacze biorący udział w projekcie wykorzystali biozgodne i biodegradowalne porowate nanocząstki krzemu potrafiące przenosić różne ładunki, w tym syntetyczne kwasy nukleinowe. Dostrajanie tożsamości cząsteczkowej ładunku kwasu nukleinowego decyduje o zastosowaniu nanocząstki.
Projekt MIRNANO skoncentrował się na raku jajnika, jednej z wiodących przyczyn śmiertelności u kobiet spowodowanej nowotworem. Zespół badaczy skupił się na miR-21, powiązanym z proliferacją komórek, wielolekoopornością oraz inwazją guza.
Utworzone nanocząstki przeniosły sztuczny oligonukleotyd uzupełniający miR-21, zaś na ich powierzchni umieszczono peptyd ułatwiający znalezienie guza, co zwiększyło ich nagromadzenie w mikrośrodowisku guza. Po przetestowaniu in vivo w ksenografcie w postaci mysiego modelu raka jajnika utworzone nanocząstki skutecznie zablokowały miR-21 i całkowicie zahamowały wzrost guza bez żadnych skutków ubocznych.
Badacze wykorzystali również miR-21 jako marker diagnostyczny/prognostyczny nowotworu, opracowując syntetyczny czujnik oparty na DNA, który emituje sygnał fluorescencyjny po powiązaniu z wybranym mikroRNA. Optymalizacja konstrukcji nanocząstki ułatwiła kontrolę uwalniania czujnika oraz skuteczne wykrywanie miR-21 in situ oraz w czasie rzeczywistym przez ponad 20 dni.
.... ZOBACZ RÓWNIEŻ: |
Strategia terapeutyczna, którą można dostosować do potrzeb
Aby skutecznie oferować usługi medycyny precyzyjnej w przyszłości, trzeba połączyć różne domeny naukowe. Tworzenie kwasów nukleinowych może poprawić stabilność in vivo leków molekularnych poprzez wykorzystanie nowych klas struktur kwasów nukleinowych lub sztucznych odpowiedników oligonukleotydów. Połączenie tego inteligentnego systemu z nanotechnologią umożliwi swoiste podawanie leków opartych na DNA lub związków obrazujących do określonego obszaru ciała.
Platforma nanocząstek MIRNANO oferuje dużą uniwersalność, jako że można ją ukierunkować na różne miRNA i tkanki. Szereg metodologii chemicznych i biologicznych opracowanych w trakcie projektu umożliwia dostosowanie tych opartych na nanocząstkach i ukierunkowanych na miRNA sposobów leczenia do różnych potrzeb. Według Bertucciego „zmieniając po prostu sekwencję i funkcję ładunku syntetycznego kwasu nukleinowego, można uzyskać niezwykle szeroki zakres nanocząstek do precyzyjnych zadań biomedycznych”. Oznacza to, że potencjalne zastosowania wykraczają poza nowotwory, obejmując inżynierię tkanek i medycynę regeneracyjną, jak również inne choroby z nieprawidłowym wzorcem ekspresji miRNA.
Jeśli chodzi o przyszłość, zespół pracujący nad projektem planuje udoskonalić technologie DNA wykorzystywane w MIRNANO oraz zintegrować różne typy sprzętu komputerowego, w tym platformy elektrochemiczne, materiały nanostrukturalne oraz urządzenia mikrofluidyczne. Na dłuższą metę przyczyni się to do poszerzenia zakresu strategii molekularnych, które mogą mieć wpływ na świadczenie opieki zdrowotnej.
Komentarze
[ z 0]