Новое терапевтическое средство, основанное на нанотехнологиях, является небольшим и достаточно маневренным, чтобы преодолеть гематоэнцефалический барьер и добраться туда, где это необходимо – опухоль головного мозга. Разработанный для нацеливания на конкретный вызывающий рак ген в клетках, лекарство просто переключает тревожный онкоген в положение «выключено», заставляя ген замолчать.
Это выбивает белки, которые поддерживают бессмертие раковых клеток.
В исследовании на мышах нетоксичный препарат вводили внутривенной инъекцией. У животных с ГБМ выживаемость увеличилась почти на 20 процентов, а размер опухоли уменьшился в три-четыре раза по сравнению с контрольной группой. Результаты будут опубликованы окт.
30 в области науки трансляционной медицины.
«Это прекрасный союз новой технологии с генами ужасной болезни», – сказал Чад А. Миркин, специалист по наномедицине и старший соавтор исследования. «Используя высокоадаптируемые сферические нуклеиновые кислоты, мы специально нацелены на ген, связанный с GBM, и отключили его in vivo.
Это доказательство концепции также устанавливает широкую платформу для лечения широкого спектра заболеваний, от рака легких и толстой кишки до ревматоидного артрита и псориаза."
Миркин – это Георгий Б. Ратманн, профессор химии в колледже искусств и наук Вайнберга, профессор медицины, химической и биологической инженерии, биомедицинской инженерии, материаловедения и инженерии.
Эксперт по глиобластомам Александр Х. Стег приехал в Северо-Западный университет в 2009 году, привлеченный репутацией университета в области междисциплинарных исследований, и в течение нескольких недель был объединен с Миркиным для решения сложной проблемы разработки более эффективных методов лечения глиобластомы.
Помощь имеет решающее значение для пациентов с ГБМ: средняя выживаемость составляет от 14 до 16 месяцев, и примерно 16000 новых случаев зарегистрированы в США.S. каждый год.
В их исследовательском партнерстве у Миркина был идеальный инструмент для борьбы со смертельным раком: сферические нуклеиновые кислоты (SNA), новые глобулярные формы ДНК и РНК, которые он изобрел в Northwestern в 1996 году и которые нетоксичны для человека. Последовательность нуклеиновой кислоты предназначена для соответствия целевому гену.
И у Стега был этот ген: в 2007 году он и его коллеги идентифицировали ген Bcl2Like12 как тот, который сверхэкспрессируется в опухолях глиобластомы и связан с устойчивостью глиобластомы к традиционным методам лечения.
«Моя исследовательская группа работает над раскрытием секретов рака и, что более важно, над тем, как его остановить», – сказал Стег, старший соавтор исследования. «Глиобластома – это очень сложный рак, и большинство химиотерапевтических препаратов не работают в клинике.
Прелесть гена, который мы замолчали в этом исследовании, заключается в том, что он играет много разных ролей в устойчивости к терапии. Исключение этого гена должно сделать традиционные методы лечения более эффективными."
Стег – доцент кафедры неврологии Кена и Рут Дэви Медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета и исследователь Северо-западного института опухолей головного мозга.
Сила технологии генной регуляции заключается в том, что болезнь, имеющую генетическую основу, можно атаковать и лечить, если у ученых есть подходящие инструменты.
Благодаря проекту «Геном человека» и исследованиям в области геномики за последние два десятилетия существует огромное количество генетических мишеней; наличие подходящих терапевтических агентов и материалов для доставки было проблемой.
«СНС, основанные на вмешательстве РНК, представляют собой совершенно новый подход к лечению рака», – сказал Стег. «Одна из проблем заключается в том, что у нас есть большие списки генов, которые каким-то образом не регулируются в глиобластоме, но у нас нет абсолютно никакого способа нацелить их все, используя стандартные фармакологические подходы. Вот где мы думаем, что наноматериалы могут сыграть фундаментальную роль, позволив нам реализовать концепцию персонализированной медицины в терапии рака."
Препарат Стега и Миркина от ГБМ специально разработан для нацеливания на ген Bcl2Like12 в раковых клетках.
Ключевым моментом является сферическая форма наноструктуры и плотность нуклеиновых кислот. Нормальные (линейные) нуклеиновые кислоты не могут попасть в клетки, но эти сферические нуклеиновые кислоты могут. Малая интерферирующая РНК (миРНК) окружает золотую наночастицу как оболочку; нуклеиновые кислоты высоко ориентированы, плотно упакованы и образуют крошечную сферу. (Ядро наночастиц золота составляет всего 13 нанометров в диаметре.) Последовательность РНК запрограммирована так, чтобы заставить замолчать ген, вызывающий заболевание.
«Проблемы, связанные с глиобластомой и многими другими заболеваниями, просто слишком велики, чтобы с ними могла справиться одна исследовательская группа», – сказал Миркин, который также является директором Северо-западного международного института нанотехнологий. "Эта работа подчеркивает силу ученых и инженеров из разных областей, объединившихся для решения сложной медицинской проблемы."
Миркин впервые разработал платформу наноструктур, используемую в этом исследовании, в 1996 году на Северо-Западе, и теперь эта технология является основой мощных коммерческих и одобренных FDA медицинских диагностических инструментов.
Эта новая разработка, однако, является первым осознанием того, что наноструктуры, введенные животному, естественным образом находят свою цель в мозгу и могут доставить эффективную терапевтическую нагрузку.
Следующим шагом для терапевтического применения будет его клиническая проверка.