„DNA origami“ se zabývá rakovinovými buňkami rezistentními na více léčiv
Nástroj DNA, který kombinuje genovou terapii s chemoterapií, by mohl být slibným novým způsobem, jak porazit rakovinné buňky rezistentní na více léčiv.
Tento nástroj je „nanoplatformou DNA na míru“, která může přenášet chemoterapeutická léčiva do cílených rakovinných buněk a zároveň umlčovat geny buněčné rezistence na léky.
Tato technika je dílem vědců z Národního centra pro nanovědy a technologie v čínském Pekingu.
Nedávný příspěvek v časopise Angewandte Chemie International Edition poskytuje podrobný popis toho, jak tým vyvinul a otestoval nanoplatformy DNA.
Léková léčba významně zlepšila míru přežití a kvality života lidí s rakovinou.
Existuje však mnoho případů, kdy rakovina nejprve dobře reaguje na léčbu, ale poté se z důvodu rezistence na léky relapsuje nebo se vrací.
Eflux léčiva
Vědci identifikovali několik buněčných mechanismů, které umožňují nebo podporují lékovou rezistenci u rakoviny.
Jedním z nich je „eflux léku“, proces, při kterém transportní proteiny pumpují léky z buněčného těla přes jeho membrány. Mechanismy odtoku existují „ve všech živých buňkách“, nejen v rakovinných buňkách.
Například buňky ve stěnách střeva mají hojnost transportních proteinů, které pumpují léky a další škodlivé látky zpět do trávicího traktu.
Díky rozsáhlému výzkumu nyní vědci vědí hodně o úloze efluxních mechanismů a transportních proteinů při vývoji rezistence na léky u rakoviny.
Jedním z prvních transportních proteinů, které identifikovali, byl ten, který je kódován multidrogovým rezistenčním genem 1 (MDR1).
Studie také odhalily, že když se některé orgány stanou rakovinovými, jejich tkáně se začnou vyjadřovat MDR1 silněji.
Jedna studie zejména zjistila, že léčba silným protinádorovým léčivem doxorubicin výrazně zvýšila expresi MDR1 v rakovinných buňkách, ale ne ve zdravých buňkách plic.
Cílení na buňky a umlčení genů
Proto, i když lék může být velmi dobrý při zabíjení rakovinných buněk, pokud se buňky lépe vyhnou, nakonec droga nebude uvnitř buňky dostatečně dlouho, aby se projevila.
V rámci řešení tohoto problému vědci zabývající se rakovinou pracují na způsobech, jak vypnout geny, které řídí eflux léčiva v nádorových buňkách.
Jedním z přístupů k vypnutí efluxních pump je technika umlčování genů nazývaná interference RNA (RNAi). To využívá molekuly zvané transkripční šablony RNA k interferenci s genovou expresí v buňkách.
Aby však léčba byla účinná, musí být šablony transkripce RNA uvolňovány uvnitř těla buňky nebo cytoplazmy. Zadruhé k tomu musí dojít současně s dodáním léku, který zabíjí buňky. A za třetí, zdravé buňky musí zůstat nedotčené.
Nová nanoplatforma DNA splňuje všechny tři požadavky - konkrétně se zaměřuje na rakovinné buňky, dodává protinádorové léčivo do jejich nitra a vypíná geny, které pohánějí jejich efluxní pumpy, aby léku poskytly čas na práci.
Tým použil techniky „DNA origami“ k vytvoření platformy, která zahrnuje všechny komponenty nezbytné pro tyto věci.
Pomocí dobře zavedeného přístupu mohou vědci vytvořit platformy DNA obsahující jednoduché a komplikované molekulární tvary, které jsou dostatečně malé, aby fungovaly na úrovni buněk.
V tomto případě tým vytvořil jednoduchou strukturu, která se sama sestavila do trojúhelníkové nanoplatformy DNA. Platforma má několik webů, které se mohou vázat na různé „funkční jednotky“.
„Nová strategie pro multirezistentní tumory“
Vědci testovali schopnost platformy DNA selektivně dodávat šablony transkripce RNA a chemoterapeutický lék doxorubicin nejprve v buněčných kulturách a poté u myší s multirezistentními nádory.
Použili „dvě lineární šablony pro transkripci malých vlásenkových RNA.“ Jeden z nich se postaral o umlčení genů a druhý se postaral o rozpoznání a vložení buněk.
Výsledky ukázaly, že „platforma DNA na míru“ byla velmi účinná jak při selektivním dodávání, tak při uvolňování těchto dvou položek. To také vedlo k vysoce selektivní rychlosti usmrcování nádoru.
Tým říká, že studie ukazuje, jak vytvořit nanostrukturu, která selektivně dodává chemoterapii rakovinným buňkám a zároveň potlačuje rezistenci na léky pomocí umlčování genů bez poškození zdravé tkáně.
Navrhují, že by také mělo být možné přizpůsobit platformy DNA pro použití v řadě ošetření změnou cílů, užitečného zatížení a strategií doručení.
Autoři uzavírají:
"Tato na míru šitá nanoplatforma DNA, která kombinuje terapii RNAi a chemoterapii, poskytuje novou strategii pro léčbu multirezistentních nádorů."
