'DNA origami' tarttuu monilääkeresistentteihin syöpäsoluihin
DNA-työkalu, joka yhdistää geeniterapian kemoterapiaan, voi olla lupaava uusi tapa voittaa monilääkeresistentit syöpäsolut.
Työkalu on "räätälöity DNA-nanolevy", joka voi kuljettaa kemoterapialääkkeitä kohdennettuihin syöpäsoluihin ja samalla hiljentää solujen lääkeresistenssigeenit.
Tekniikka on tutkijoiden työtä Kansallisessa nanotieteiden ja teknologian keskuksessa Pekingissä, Kiinassa.
Tuore lehti lehdessä Angewandte Chemie International Edition antaa yksityiskohtaisen selvityksen siitä, kuinka ryhmä kehitti ja testasi DNA-nanolevyt.
Lääkehoidot ovat parantaneet merkittävästi syöpäpotilaiden eloonjäämistä ja elämänlaatua.
On kuitenkin monia tapauksia, joissa syöpä reagoi aluksi hyvin hoitoon, mutta sitten uusiutuu tai palaa takaisin lääkeresistenssin takia.
Huumeiden ulosvirtaus
Tutkijat ovat tunnistaneet useita solumekanismeja, jotka mahdollistavat tai edistävät lääkeresistenssiä syövässä.
Yksi näistä on "lääkevirta", prosessi, jossa kuljettajaproteiinit pumppaavat lääkkeitä solurungosta kalvojensa läpi. Ulosvirtausmekanismeja on "kaikissa elävissä soluissa", ei vain syöpäsoluissa.
Esimerkiksi suolen seinämissä olevilla soluilla on runsaasti kuljettajaproteiineja, jotka pumppaavat lääkkeitä ja muita haitallisia aineita takaisin kohti ruoansulatuskanavaa.
Laajan tutkimuksen ansiosta tutkijat tietävät nyt paljon ulosvirtausmekanismien ja kuljettajaproteiinien roolista lääkeresistenssin kehittämisessä syövässä.
Yksi ensimmäisistä tunnistamistaan kuljettajaproteiineista oli monilääkeresistenssigeeni 1: n koodaama (MDR1).
Tutkimukset ovat myös paljastaneet, että kun tietyistä elimistä tulee syöpä, niiden kudokset alkavat ilmetä MDR1 voimakkaammin.
Erityisesti eräässä tutkimuksessa havaittiin, että hoito voimakkaalla syöpälääkkeellä doksorubisiinilla lisäsi huomattavasti sen ilmentymistä MDR1 syöpäsoluissa, mutta ei terveissä keuhkosoluissa.
Soluihin kohdistaminen ja geenien hiljentäminen
Siksi, vaikka lääke voi olla erittäin hyvä tappamaan syöpäsoluja, jos solut parantavat sen karkottamista, lopulta lääke ei ole solun sisällä tarpeeksi kauan voidakseen vaikuttaa.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi syöpätutkijat etsivät tapoja kytkeä pois geenit, jotka johtavat lääkevuotoon kasvainsoluissa.
Yksi lähestymistapa poistovirtauspumppujen sammuttamiseen on geenin hiljentämistekniikka, jota kutsutaan RNA-interferenssiksi (RNAi). Tämä käyttää molekyylejä, joita kutsutaan RNA-transkriptiopohjiksi, häiritsemään geenien ilmentymistä soluissa.
Jotta hoito olisi tehokasta, RNA-transkription templaatit on kuitenkin vapautettava solurungon tai sytoplasman sisällä. Toiseksi tämän on tapahduttava samanaikaisesti soluja tappavan lääkkeen toimittamisen kanssa. Ja kolmanneksi, terveiden solujen on pysyttävä koskemattomina.
Uusi DNA-nanolevy vastaa kaikkia kolmea vaatimusta - se kohdistaa nimenomaisesti syöpäsolut, toimittaa syöpälääkkeen niiden sisäpuolelle ja sammuttaa geenit, jotka ajavat niiden ulosvirtauspumppuja antamaan lääkkeelle aikaa toimia.
Tiimi käytti "DNA origami" -tekniikoita luomaan alustan, joka sisältää kaikki tarvittavat komponentit näiden asioiden tapahtumiseen.
Vakiintuneen lähestymistavan avulla tutkijat voivat luoda DNA-alustoja, jotka käsittävät yksinkertaisia ja monimutkaisia molekyylimuotoja, jotka ovat riittävän pieniä toimimaan solutasolla.
Tässä tapauksessa tiimi teki yksinkertaisen rakenteen, joka itsensä kokoosi kolmiomaiseksi DNA-nanolevyksi. Alustalla on useita sivustoja, jotka voivat sitoutua erilaisiin "toiminnallisiin yksiköihin".
”Uusi strategia monilääkeresistenttejä kasvaimia varten”
Tutkijat testasivat DNA-alustan kykyä toimittaa selektiivisesti RNA-transkriptiomallit ja kemoterapialääke doksorubisiini ensin soluviljelmissä ja sitten hiirissä, joissa on monilääkeresistenttejä kasvaimia.
He käyttivät "kahta lineaarista pientä RNA-transkriptiomallia". Yksi näistä huolehti geenien hiljentämisestä ja toinen solujen tunnistamisesta ja insertiosta.
Tulokset osoittivat, että "räätälöity DNA-foorumi" oli erittäin tehokas sekä kahden tuotteen valikoivassa toimittamisessa että vapauttamisessa. Tämä johti myös erittäin selektiiviseen kasvain tappajaan.
Tiimi sanoo, että tutkimus osoittaa, kuinka luoda nanorakenne, joka tarjoaa kemoterapiaa valikoivasti syöpäsoluille ja samalla tukahduttaa lääkeresistenssin käyttämällä geenin hiljentämistä vahingoittamatta terveitä kudoksia.
He ehdottavat, että myös DNA-alustoja tulisi voida räätälöidä käytettäväksi erilaisissa hoitomuodoissa muuttamalla kohteita, hyötykuormia ja toimitusstrategioita.
Kirjoittajat päättelevät:
"Tämä räätälöity DNA-nanolevy, joka yhdistää RNAi-hoidon ja kemoterapian, tarjoaa uuden strategian monilääkeresistenttien kasvainten hoidossa."
