За последние десятилетия учёные проводили лечение рака на основе интерференции РНК — явление, которое предлагает «отключать» неисправные гены с короткими фрагментами РНК, сообщает «WordScience.org». Тем не менее, на сегодняшний день остаётся одна огромная проблема: найти способ эффективной доставки РНК.
Большую часть времени, коротко интерферирующая РНК (миРНК) — тип используемый для интерференции РНК — это быстро разрушающиеся в организме ферменты, защищающие от инфекции, которые содержат РНК вирусы.
«Это была настоящая борьба в попытке спроектировать систему доставки, которая позволила бы управлять миРНК, особенно если её целью является определённая часть тела», — говорит Паула Хэммонд, профессор инженерии из Массачусетского технологического института.
Хэммонд и её коллеги уже придумали новые средства доставки, в которых РНК упакована в микросферы, настолько плотные, что они выдерживают деградацию, пока не достигнут места назначения. Новая система, описанная 26-го февраля 2012-го года в материалах журнала «Nature», сбивает с ног экспрессии специфических генов, так же эффективно, как уже существующие методы доставки, но с гораздо меньшей дозой частиц.
Такие частицы могли бы предложить новый способ лечения не только рака, но и любой другой хронической болезни, вызываемой «неправильными генами», — заявила Хэммонд, которая также является членом Массачусетского технологического института Интегральных Исследований рака. «Интерференция РНК имеет огромное количество обещаний по ряду нарушений, таких как рак, неврологические расстройства и расстройства иммунной системы», — добавила Хэммонд.
Ведущим автором работы является Чен Бум Ли, бывший доктор в лаборатории Хэммонда.
Генетические нарушения
Интерференция РНК является естественным процессом, обнаруженным в 1998-ом году, которая позволяет клеткам тонко подстроить свою генетическую экспрессию. Генетическая информация, как правило, поставляется от ДНК в ядро к рибосомам, клеточным структурам, где производятся белки. МиРНК связывается с РНК, которая несёт эту генетическую информацию, разрушая инструкции, прежде чем они достигнут рибосомы.
Учёные работают над многими способами, чтобы искусственно воспроизвести этот процесс для конкретных генов, включая упаковку миРНК в наночастицы из липидов и неорганических материалов, таких как золото. Хотя многие из тех способов показали некоторый успех, они всё же имеют один недостаток, при котором трудно загрузить большое количество миРНК на носители, так как короткие нити укладываются не совсем плотно.
Чтобы преодолеть эту преграду, группа Хэммонд решила упаковать РНК, как одну длинную прядь, которая свёрнута в крошечную, компактную сферу. Исследователи использовали метод синтеза РНК, чтобы произвести очень длинные нити РНК состоящие из повторяющейся последовательности 21-го нуклеотида. Эти сегменты разделены на короткие отрезки, благодаря ферменту «Dicer», который разрезает РНК там, где встречает эту последовательность.
По скольку цепи РНК синтезируется, он складывает их в листы, которые в последствии самостоятельно собираются в очень плотную, губчатую сферу. До 500000 копий одной и той же последовательности РНК могут быть упакованы в сферу, диаметр которой составит всего 2 микрона. После того как сферы сформированы, учёные оборачивают их в слой положительно заряженных полимеров, которые помогают сферам сжаться ещё более плотно (вплоть до 200 нанометров в диаметре), а также проникать прямо в клетки.
После того, как сферы входят в клетки, фермент «Dicer» разрезает РНК в определённых местах, выпуская миРНК последовательность из 21-го нуклеотидна.
Пеиксуэн Гуо, директор Центра развития наномедицины «NIH» в Университете Кентукки (University of Kentucky), говорит, что наиболее интересный аспект работы, это разработка новой самостоятельной сборки для частиц РНК. Гоу, который не входит в часть исследовательской группы, добавляет, что частицы могут быть более эффективными при поступлении в клетки, если они сокращаются до наименьших размеров, ближе к 50 нм.
В статье «Nature Materials» описано, как учёные проверили свои сферы, программируя их для доставки последовательности РНК, которые отключают ген, порождающий раковые клетки у мышей. Учёные обнаружили, что могли бы достичь такого же уровня генного сокрушительного удара, как обычной доставкой наночастиц, но только с одной тысячной частиц.
Микрогубки накапливаются в местах опухоли благодаря сосудам поставляющим наночастицы: «дырявые» кровеносные сосуды, окружающие опухоль. Это означает, что они имеют крошечные поры, через которые можно выдавить очень мелкие частицы.
В будущих исследованиях учёные планируют разработать микросферу покрытую полимерами, которые определённо предназначаются для опухолевых или других болезненных клеток. Они также работают над сферами, которые принесут ДНК к потенциальному использованию в генной терапии.
