Исследователи вдохновились вирусами для улучшения доставки терапии на основе нуклеиновых кислот в раковые клетки
Исследователь из Университета Пердью разрабатывает патентную технологию, имитирующую двухслойную структуру вирусов для доставки терапии на основе нуклеиновых кислот (NA) в целевые раковые клетки.
Профессор Дэвид Томпсон возглавляет команду, создающую систему-носитель под названием LENN.
"LENN включает два защитных слоя. Внутренняя оболочка конденсирует нуклеиновую кислоту; внешняя оболочка защищает её от иммунной системы, чтобы она могла свободно циркулировать и нацеливаться на раковые клетки", — говорит он. — "Мы имитируем стратегию вирусных частиц, которые делают это эффективно миллионы лет".
Томпсон и его команда использовали LENN для доставки NA-терапии в клетки рака мочевого пузыря. Их исследование опубликовано в Biomacromolecules.
"Данные показывают, что наш гибкий наноноситель адаптивен в способности таргетирования, размере груза и кинетике разборки", — говорит постдокторант Ааюш Ааюш. — "Он предоставляет альтернативный путь для доставки нуклеиновых кислот с помощью биопроизводимого, биодеградируемого, биосовместимого и высоконастраиваемого носителя, способного нацеливаться на различные клетки в зависимости от их опухолеспецифичных поверхностных маркеров".
Структура системы наноносителя
Терапия на основе нуклеиновых кислот революционизирует биомедицинские исследования, но, по оценкам, только 1% или менее груза NA, попадающего в клетку, достигает цитозоля, где он активен.
"Это одна из мотиваций для разработки этого нового подхода: заимствование принципов дизайна у вирусов", — объясняет Томпсон. — "Наша невирусная система доставки защищает и эффективно высвобождает NA-терапию в цитоплазме целевых клеток".
Внутреннее ядро системы LENN состоит из комплекса нуклеиновых кислот и модифицированных циклодекстринов — продукта переработки кукурузы. Его внешняя оболочка — эластин, один из самых распространённых белков в организме.
"Поскольку эластин так широко распространён, к нему нет известных антител. С точки зрения доставки лекарств это привлекательно, потому что иммунная система организма не распознает его как чужеродную наночастицу", — говорит Томпсон.
LENN может доставлять груз как короткий, как малая интерферирующая РНК (19 или 20 нуклеотидов), так и длинный, как крупные плазмиды, превышающие 5000 пар оснований.
"Все строительные блоки сделаны из возобновляемых ресурсов: циклодекстрин (из кукурузы) и эластиноподобный полипептид из бактериальной ферментации", — отмечает он.
Валидация и следующие шаги разработки
По словам Томпсона, предыдущие попытки доставки NA-терапии использовали липидные или полимерные носители, которые страдают от очень низкой эффективности, быстрого клиренса иммунной системой и плохой стабильности при хранении.
Публикация в Biomacromolecules дополняет четыре ранее опубликованные статьи, основанные на исследованиях компонентов системы LENN. Эти работы в Biomaterials Science, Oncotarget и Biomacromolecules показывают:
- Эффективность метода быстрой очистки эластиноподобных полипептидов.
- Способность материала сохранять функцию присоединённых таргетных белков и ферментов.
- Возможность таргетирования клеток опухоли мочевого пузыря и человеческих опухолей в хирургических образцах человека и собак.
Рак мочевого пузыря — первая цель для системы LENN, но команда разрабатывает подходы и для других типов рака, чтобы изучить масштаб технологии.
"Терапия рака мочевого пузыря — более локализованный подход, чем потребовалось бы для разработки подкожной или внутривенной инъекции. Однако наши планы включают движение вверх по этой шкале сложности, чтобы воздействовать на другие типы рака", — заключает Томпсон.