Исследователи добились РНК-интерференции в более лёгкой упаковке
С помощью метода «оригами из нуклеиновых кислот» инженеры создали крошечные частицы из ДНК и РНК, способные доставлять короткие фрагменты РНК прямо в опухоли, «выключая» гены, экспрессируемые в раковых клетках.
Для этого типа подавления генов, известного как РНК-интерференция (RNAi), многие учёные пытались использовать частицы из полимеров или липидов. Однако эти материалы могут представлять угрозу безопасности и их сложно направить к цели, отмечает Дэниел Андерсон, старший автор статьи в Nature Nanotechnology.
Новые частицы, разработанные исследователями из MIT, Alnylam Pharmaceuticals и Гарвардской медицинской школы, решают эти проблемы. Поскольку частицы состоят из ДНК и РНК, они биодеградируемы и безопасны для организма. Их также можно метить молекулами фолата (витамин B9), чтобы нацеливаться на фолатные рецепторы, которых много на некоторых опухолях, включая рак яичников.
Генетическое вмешательство
Короткая интерферирующая РНК (siRNA) нарушает процесс синтеза белка, связываясь с матричной РНК (мРНК) и уничтожая её до того, как она достигнет рибосомы.
Наночастицы на основе липидов, доставляющие siRNA, уже показали успех в исследованиях на животных, и сейчас идут клинические испытания на пациентах с раком печени. Однако такие частицы имеют тенденцию накапливаться в печени, селезёнке и лёгких, что затрудняет нацеливание на опухоли в других органах.
Контроль и точность
Используя нуклеиновое оригами, исследователи соединили шесть цепей ДНК, создав тетраэдр (пирамиду с четырьмя гранями). К каждому ребру тетраэдра была присоединена одна цепь siRNA. Для нацеливания к каждой частице присоединили три молекулы фолата.
«Что особенно захватывает в нуклеиновом оригами, так это возможность создавать молекулярно идентичные частицы и определять местоположение каждого атома», — говорит Андерсон.
Такой подход даёт гораздо больший контроль над составом частиц по сравнению с липидными наночастицами, где неясно, какая их доля действительно достигает целевой ткани.
Циркуляция и накопление
В исследованиях на мышах с имплантированными человеческими опухолями было обнаружено, что наночастицы циркулируют в кровотоке с периодом полувыведения 24 минуты — этого достаточно, чтобы достичь цели. ДНК-тетраэдр защищает РНК от быстрого поглощения почками и выведения, что обычно происходит с «голой» РНК (период полувыведения ~6 минут).
Частицы накапливались в местах опухолей. Доставленная ими siRNA была нацелена на ген люциферазы, заставлявший опухолевые клетки светиться. У обработанных мышей активность люциферазы упала более чем наполовину.
Команда теперь разрабатывает наночастицы для нацеливания на гены, способствующие росту опухоли, а также работает над «выключением» генов, вовлечённых в другие генетические заболевания.
Исследование финансировалось Национальными институтами здравоохранения (NIH), Центром передового опыта в области нанотехнологий для лечения рака, Alnylam Pharmaceuticals и Национальным исследовательским фондом Кореи.