Наночастицы доставляют генетические инструкции в клетки опухоли мозга

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса создали биоразлагаемые наночастицы, способные доставлять ДНК в клетки рака мозга у мышей.

Результаты эксперимента на мышах показывают, что такие частицы, несущие «гены смерти», в будущем могут использоваться во время нейрохирургических операций для избирательного уничтожения оставшихся опухолевых клеток, не повреждая здоровую ткань мозга.

Результаты исследования опубликованы 26 апреля в журнале ACS Nano.

Цель — глиобластома

Исследователи сосредоточились на глиобластоме — самой агрессивной и летальной форме рака мозга. При стандартном лечении (хирургия, химио- и лучевая терапия) медиана выживаемости составляет всего 14,6 месяцев.

Эксперименты с «онкосферами»

• Ученые использовали клетки опухоли, взятые у пациентов и выращенные в лаборатории в виде сфер («онкосфер»). Эти клетки наиболее устойчивы к терапии и способны образовывать новые опухоли.
• Лаборатория Джордана Грина создала библиотеку из десятков типов наночастиц из биоразлагаемого пластика, оптимизированных для медицинских задач.
• Частицы тестировали на способность доставлять тестовый ген (кодирующий флуоресцентный белок) в онкосферы.

Результаты на мышах

• Наночастицы вводили непосредственно в мозг мышам с экспериментальной человеческой глиобластомой и здоровым мышам для сравнения.
• Частицы проникали как в опухолевые, так и в здоровые клетки в сходных количествах.
• Однако флуоресцентный белок экспрессировался преимущественно в раковых клетках. «Это именно та избирательность, которую мы хотели бы видеть», — отмечает Грин.

Преимущества и стабильность

• Частицы можно лиофилизировать и хранить не менее двух лет без потери эффективности, что удобно для клинического использования.
• Метод считается более безопасным, чем традиционная генная терапия с использованием модифицированных вирусов.

Параллельное исследование с siRNA

В другом исследовании, опубликованном 27 марта в ACS Nano, та же группа показала, что другая формула наночастиц может эффективно доставлять малые интерферирующие РНК (siRNA) в клетки рака мозга.

• siRNA выключают гены, мешая производству определенных белков.
• Частицы для siRNA отличаются от ДНК-носителей, так как siRNA в 250 раз меньше и работают в цитоплазме клетки.
• Оптимизированный состав частиц снижал экспрессию целевого белка в клетках глиобластомы на 91%.
• siRNA, нацеленные на жизненно важные белки, вызывали гибель до 97% раковых клеток, но лишь 0–27% здоровых клеток (в зависимости от типа наночастиц).

Перспективы

Ученые рассматривают возможность создания частиц, одновременно доставляющих и ДНК, и siRNA, для более точной настройки «генетического кода самоуничтожения» раковых клеток. Эта работа может потенциально изменить исход лечения пациентов с глиобластомой.