До сих пор исследователи получали наилучшие результаты с РНКи, нацеленной на заболевания печени, отчасти потому, что это естественное место назначения наночастиц. Но теперь, в исследовании, опубликованном в выпуске журнала Nature Nanotechnology от 11 мая, команда под руководством Массачусетского технологического института сообщает о достижении самого мощного на сегодняшний день сайленсинга генов РНКи в непеченочных тканях.
Используя наночастицы, разработанные и проверенные на эндотелиальную доставку коротких цепей РНК, называемых миРНК, исследователи смогли нацелить РНКи на эндотелиальные клетки, которые образуют оболочки большинства органов. Исследователи говорят, что это открывает возможность использования РНКи для лечения многих типов заболеваний, включая рак и сердечно-сосудистые заболевания.
«В частности, растет интерес к доставке в печень, но для того, чтобы реализовать широкий потенциал терапии РНКи, важно, чтобы мы могли достичь и других частей тела», — говорит Дэниел Андерсон, Самуэль А. Голдблит, доцент кафедры химической инженерии, член Института интегративных исследований рака Массачусетского технологического института им. Коха и Института медицинской инженерии и науки, а также один из старших авторов статьи.
Другой старший автор статьи — Роберт Лангер, Дэвид Х. Профессор Института Коха в Массачусетском технологическом институте и член Института Коха. Ведущие авторы — аспирант Массачусетского технологического института Джеймс Дальман и Кармен Барнс из Alnylam Pharmaceuticals.
Адресная доставка
РНКи — это естественный процесс, открытый в 1998 году, который позволяет клеткам контролировать свою генетическую экспрессию.
Генетическая информация обычно передается от ДНК в ядре к рибосомам, клеточным структурам, в которых образуются белки. Короткие цепи РНК, называемые миРНК, связываются с информационной РНК, которая несет эту генетическую информацию, не позволяя ей достичь рибосомы.
Андерсон и Лангер ранее разработали наночастицы, которые сейчас находятся в стадии клинической разработки, которые могут доставлять миРНК в клетки печени, называемые гепатоцитами, путем покрытия нуклеиновых кислот жирными веществами, называемыми липидоидами. Гепатоциты цепляются за эти частицы, потому что они напоминают жировые капли, которые циркулируют в крови после употребления жирной пищи.
«Печень — естественное место назначения наночастиц», — говорит Андерсон. «Это не означает, что РНК легко доставить в печень, но это означает, что если вы введете наночастицы в кровь, они, скорее всего, окажутся там.»
Ученые добились определенных успехов в доставке РНК в непеченочные органы, но команда Массачусетского технологического института хотела разработать подход, который позволил бы получить РНКи с более низкими дозами РНК, что могло бы сделать лечение более эффективным и безопасным.
Новые частицы MIT состоят из трех или более концентрических сфер, состоящих из коротких цепочек химически модифицированного полимера. РНК упакована в каждую сферу и высвобождается, когда частицы попадают в клетку-мишень.
Подавление гена
Ключевой особенностью системы Массачусетского технологического института является то, что ученые смогли создать «библиотеку» из множества различных материалов и быстро оценить свой потенциал в качестве агентов доставки. Они протестировали около 2400 вариантов своих частиц в клетках рака шейки матки, измерив, могут ли они отключить ген, кодирующий флуоресцентный белок, который был добавлен к клеткам. Затем они протестировали наиболее многообещающие из них в эндотелиальных клетках, чтобы увидеть, могут ли они вмешиваться в ген TIE2, который экспрессируется почти исключительно в эндотелиальных клетках.
С помощью наиболее эффективных частиц исследователи снизили экспрессию генов более чем на 50 процентов при дозе всего 0.20 миллиграммов на килограмм раствора — примерно одна сотая количества, необходимого для существующих средств доставки эндотелиальной РНКи. Они также показали, что могут блокировать до пяти генов одновременно, доставляя разные последовательности РНК.
Наилучшие результаты наблюдались в эндотелиальных клетках легких, но частицы также успешно доставляли РНК в почки и сердце, а также в другие органы. Хотя частицы действительно проникали в эндотелиальные клетки печени, они не попадали в гепатоциты печени.
«Интересно то, что, изменяя химический состав наночастиц, вы можете повлиять на доставку в различные части тела, потому что другие составы, над которыми мы работали, очень эффективны для гепатоцитов, но не так эффективны для эндотелиальных тканей», — говорит Андерсон.
Чтобы продемонстрировать потенциал лечения заболеваний легких, исследователи использовали наночастицы, чтобы заблокировать два гена, которые участвуют в развитии рака легких — рецептор VEGF 1 и Dll4, которые способствуют росту кровеносных сосудов, питающих опухоли. Блокируя их в эндотелиальных клетках легких, исследователи смогли замедлить рост опухоли легких у мышей, а также уменьшить распространение метастатических опухолей.
Масанори Айкава, доцент медицины Гарвардской медицинской школы, описывает новую технологию как «монументальный вклад», который должен помочь исследователям разработать новые методы лечения и узнать больше о заболеваниях эндотелиальной ткани, таких как атеросклероз и диабетическая ретинопатия, которые могут вызвать слепоту.
«Эндотелиальные клетки играют очень важную роль во многих стадиях многих заболеваний, от начала до появления клинических осложнений», — говорит Айкава, не входивший в исследовательскую группу. «Такая технология дает нам чрезвычайно мощный инструмент, который может помочь нам понять эти разрушительные сосудистые заболевания.»
Исследователи планируют испытать дополнительные потенциальные мишени в надежде, что эти частицы в конечном итоге могут быть использованы для лечения рака, атеросклероза и других заболеваний.
Ещё на этих выходных про биржи услуг почитал, думаю это должно заинтересовать достаточно большое количество людей. Заходите не пожалеете.