Ученые создали платформу для исследования терапевтических наноматериалов

Ученые Northwestern Medicine разработали новую тестовую платформу для оценки в реальном времени эффективности наноматериалов в регуляции экспрессии генов. Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, могут помочь в доклинических исследованиях и оптимизации нанотерапевтиков для лечения рака до начала клинических испытаний.

В исследовании на животных моделях первую роль сыграл Тимоти Сита, студент MD/PhD. Ведущий исследователь Александр Штег, PhD, отметил, что это важный шаг вперед для области, так как тщательная оптимизация, характерная для разработки обычных лекарств, ранее отсутствовала в нанотехнологиях.

Соавтором работы выступил Чад Миркин, PhD. Ученые продемонстрировали концепцию, используя наноструктуры под названием сферические нуклеиновые кислоты (SNAs) для таргетинга гена фактора резистентности при глиобластоме — агрессивной и неизлечимой опухоли мозга.

SNAs, впервые созданные Миркиным в 1996 году, состоят из плотных цепочек РНК, упакованных вокруг наночастицы. Благодаря своим уникальным свойствам, SNAs способны преодолевать гематоэнцефалический барьер и проникать в опухолевые клетки, напрямую воздействуя на активность генов, способствующих росту рака.

Несмотря на перспективность, ранее не существовало количественного метода для оценки того, как SNAs регулируют активность генов в живых организмах, что могло бы помочь оптимизировать терапию.

В текущем исследовании ученые показали, что с помощью неинвазивной визуализации у мышей можно в реальном времени оценивать, как наночастицы влияют на уровни внутриопухолевого белка-мишени. Это позволяет быстро тестировать изменения в конструкции частиц (форме, количестве РНК) и оптимизировать препараты на доклинической стадии.

Метод может быть применен для исследования нанотерапевтиков при многих типах рака, но исследование также имеет особое клиническое значение для глиобластомы.

Ученые создали наночастицы для подавления белка MGMT, который снижает эффективность химиотерапии, у мышей с глиобластомой. С помощью платформы визуализации они обнаружили, что самые низкие уровни белка наблюдаются через 24–48 часов после введения наночастиц, что указывает на оптимальное время для проведения химиотерапии.

Комбинация наночастиц с химиотерапией привела к значительному уменьшению объема опухоли. Подавление гена, вызывающего резистентность к химиотерапии, позволяет добиться гораздо более выраженного ответа, что является ключевым клиническим аспектом.