Ученые создали наноразмерные носители генетического кода для борьбы с клетками-«семенами» рака мозга
В исследовании «доказательства концепции» ученые из Johns Hopkins Medicine успешно доставили наноразмерные носители генетического кода, микроРНК, для лечения имплантированных мышам опухолей человеческого мозга. Содержимое сверхмалых контейнеров было нацелено на раковые стволовые клетки — клеточные «семена», производящие бесчисленное потомство и являющиеся главным препятствием для уничтожения злокачественных клеток в мозге.
Результаты опубликованы 21 июня в Nano Letters.
«Рак мозга — один из наиболее изученных на генетическом уровне, но эффективного лечения для него еще нет, — говорит профессор Джон Латтерра. — Устойчивость раковых стволовых клеток и гематоэнцефалический барьер — основные препятствия».
Гематоэнцефалический барьер блокирует молекулярные препараты, способные революционизировать терапию, нацелившись на стволовые клетки, отмечает Латтерра.
«Для модернизации лечения опухолей мозга нужны инструменты, обходящие этот барьер, — говорит профессор Джордан Грин. — Нам нужна технология для безопасной и эффективной доставки чувствительных генетических препаратов прямо в опухоль, не повреждая здоровые ткани».
Яркий пример — глиобластома, с которой борется сенатор Джон Маккейн. Она часто требует повторных операций: удаляется видимая опухолевая ткань, но болезнь быстро возвращается. Большинство пациентов живут менее двух лет после диагноза.
Ученые давно подозревают, что раковые стволовые клетки — причина рецидивов и распространения глиобластомы. Эти клетки порождают другие раковые клетки и, если избегнут удаления, могут привести к новой опухоли.
Латтерра и Грин разработали способ эффективной доставки сверхмалых носителей с микроРНК в established опухоли мозга. МикроРНК нацелены на стволовые клетки, чтобы остановить их способность поддерживать рост опухоли.
Носители сделаны из биоразлагаемого пластика, похожего на материал хирургических швов. Они в 1000 раз меньше ширины человеческого волоса. Когда раковые клетки поглощают их, носители разрушаются и высвобождают «полезную нагрузку» — микроРНК — именно там, где нужно.
МикроРНК в носителях специфически связываются с матричными РНК двух генов: HMGA1 и DNMT, которые вместе регулируют программы экспрессии генов в клетках. Связывание блокирует производство белков и «выключает» программы, отвечающие за стволовые свойства раковых клеток. Без этих свойств клетки теряют способность порождать опухоли и могут стать более уязвимыми к облучению и препаратам.
Эксперимент: ученые имплантировали клетки человеческой глиобластомы 18 мышам. Через 45 дней (для формирования опухолей) половина получила инъекции наноносителей с активными микроРНК прямо в опухоль, половина — с неактивными. Использовались мыши без T-клеток иммунной системы.
- Контрольная группа (неактивные микроРНК): 5 из 9 мышей умерли в течение двух месяцев, остальные — до 90 дней.
- Опытная группа (активные микроРНК): 3 мыши прожили до 80 дней, 6 — до 133 дней (после чего были эвтаназированы).
При вскрытии у всех контрольных мышей обнаружились крупные опухоли. У четырех из шести мышей, проживших 133 дня, опухолей не было, у двух были небольшие.
Преимущество использованных наночастиц, по словам Грина, — возможность заключать несколько типов микроРНК для воздействия на несколько генетических сетей.
Когда стволовые клетки теряют свои свойства, клиницисты могли бы использовать это состояние, применяя облучение или препараты для уничтожения ставших уязвимыми клеток.
Грин отмечает, что наночастицы в их исследовании способны проникать во всю опухоль из-за малого размера мозга грызунов. Для лечения людей с большим мозгом может потребоваться насос и катетер для распределения частиц.
Команда Johns Hopkins работает над масштабированием производства наночастиц, стандартизацией их стабильности и качества перед подачей заявки на разрешение клинических испытаний на людях.