Новый метод световой активации наночастиц для точной регуляции генов при раке
Исследователи из Университета Делавэра разрабатывают метод высокоточной терапии рака, который позволит подавлять гены, способствующие развитию рака, минимально воздействуя на здоровые клетки. В статье, опубликованной в Nano Letters, команда под руководством доцента биомедицинской инженерии Эмили Дэй описывает использование светочувствительных наночастиц для доставки регуляторных агентов.
Принцип метода
Метод основан на комбинации лазеров и наночастиц:
- Используются малые интерферирующие РНК (siRNA), способные снижать экспрессию определённых генов в раковых клетках.
- siRNA наносятся на наночастицы из кремнезёма и золота (меньше ширины человеческого волоса), которые защищают их до достижения цели.
- Высвобождение терапевтического груза происходит только при облучении лазером в нужной области, что обеспечивает высокую специфичность.
Ключевые результаты исследования
Команда сравнила два типа лазерного излучения для активации наночастиц:
- Непрерывное излучение (continuous wave light).
- Импульсное излучение (pulsed light) с частотой импульсов каждую квадриллионную долю секунды.
Важное открытие: Оба типа излучения вызывали высвобождение siRNA как в двухцепочечной (дуплекс), так и в одноцепочечной форме. Это противоречило данным предыдущих исследований, предполагавших, что непрерывный лазер высвобождает только одноцепочечные РНК.
Критическое различие:
- Импульсный свет оказался намного эффективнее в высвобождении именно дуплексов siRNA, которые функциональны внутри клеток для подавления генов.
- Импульсный свет не вызывает значительного нагрева клеток, в отличие от непрерывного излучения, что снижает риск непреднамеренного повреждения.
В экспериментах с клетками опухоли мозга siRNA, высвобожденная под действием импульсного света, успешно подавила экспрессию целевого гена (зелёного флуоресцентного белка, GFP) и показала более высокую эффективность, чем коммерчески доступный агент для доставки siRNA.
Перспективы и дальнейшие шаги
Исследование проводилось в сотрудничестве с лабораторией Ларса Гундлаха (химия, биохимия и физика), предоставившей импульсный лазер.
Следующие цели команды:
- Переход от модели siRNA к GFP к доставке биологически значимых РНК, нацеленных на гены, контролирующие рост рака.
- Изучение доставки siRNA против бета-катенина (важен при тройном негативном раке молочной железы).
- Изучение доставки микроРНК (например, miR-34a), способной регулировать множество генов одновременно.
Работу вели аспиранты Рэйчел Райли и Меган Данг, старшекурсница Мэгги Биллингсли и аспирант Бакстер Абрахам. Исследование дало им уникальный опыт, включая получение результатов, противоречащих литературным данным, что подчёркивает важность междисциплинарного подхода лаборатории Дэй в нанотехнологиях и молекулярной биологии.