"DNA origami" tegeleb mitmetele ravimitele resistentsete vähirakkudega
DNA-tööriist, mis ühendab geeniteraapiat kemoteraapiaga, võib olla paljulubav uus viis mitmetele ravimitele resistentsete vähirakkude võitmiseks.
Tööriist on "kohandatud DNA nanoplatform", mis võib kemoteraapia ravimeid viia sihitud vähirakkudesse, summutades ka rakkude ravimresistentsuse geene.
Tehnika on Hiina Pekingi Nanoteaduste ja tehnoloogia riikliku keskuse teadlaste töö.
Värske ajakirja paber Angewandte Chemie rahvusvaheline väljaanne annab üksikasjaliku ülevaate selle kohta, kuidas meeskond arendas ja katsetas DNA nanoplatforme.
Narkootikumide ravi on vähihaigete elulemust ja elukvaliteeti oluliselt parandanud.
Siiski on palju juhtumeid, kus vähk reageerib algul ravile hästi, kuid siis taastub või taastub ravimiresistentsuse tõttu.
Ravimi väljavool
Teadlased on tuvastanud mitmeid rakumehhanisme, mis võimaldavad või soodustavad vähktõve ravimiresistentsust.
Üks neist on "ravimite väljavool" - protsess, mille käigus transportvalgud pumpavad ravimeid rakukehast välja selle membraanide kaudu. Väljavoolumehhanismid eksisteerivad "kõigis elusrakkudes", mitte ainult vähirakkudes.
Näiteks sooleseinte rakkudes on rohkelt transportervalke, mis pumpavad ravimeid ja muid kahjulikke aineid tagasi seedetrakti poole.
Tänu ulatuslikele uuringutele teavad teadlased nüüd palju väljavoolumehhanismide ja transportervalkude rollist vähivastase ravimiresistentsuse tekkimisel.
Üks esimesi nende tuvastatud transportervalke oli see, mida kodeerib Multi-Drug Resistance Gene 1 (MDR1).
Uuringud on ka näidanud, et kui teatud elundid muutuvad vähkkasvajaks, hakkavad nende kuded avalduma MDR1 tugevamalt.
Eelkõige avastati ühes uuringus, et ravi tugeva vähivastase ravimiga doksorubitsiiniga suurendas oluliselt selle ekspressiooni MDR1 vähirakkudes, kuid mitte tervetes kopsurakkudes.
Rakkude sihtimine ja geenide vaigistamine
Seetõttu võib ravim olla vähirakkude hävitamisel väga hea, kuid kui rakud paranevad selle väljasaatmisel, ei ole ravim lõpuks rakus sees piisavalt kaua, et toime tulla.
Selle probleemi lahendamiseks tegelevad vähiuurijad võimalustega, kuidas kasvajarakkudes ravimite väljavoolu põhjustavad geenid välja lülitada.
Üks lähenemisviis väljavoolupumpade väljalülitamiseks on geeni vaigistamise tehnika, mida nimetatakse RNA interferentsiks (RNAi). Selleks kasutatakse rakkude geeniekspressiooni häirimiseks molekule, mida nimetatakse RNA transkriptsioonimallideks.
Ravi tõhusaks toimimiseks tuleb RNA transkriptsioonimallid vabastada rakukeha ehk tsütoplasmas. Teiseks peab see toimuma samaaegselt rakke hävitava ravimi manustamisega. Ja kolmandaks, terved rakud peavad jääma puutumata.
Uus DNA nanoplatform vastab kõigile kolmele nõudele - see on suunatud konkreetselt vähirakkudele, toimetab vähivastase ravimi nende sisemusse ja lülitab välja geenid, mis juhivad nende väljavoolupumbasid, et anda ravimile aega töötamiseks.
Meeskond kasutas DNA origami tehnikaid, et luua platvorm, mis sisaldab kõiki nende asjade toimumiseks vajalikke komponente.
Väljakujunenud lähenemisviisi abil saavad teadlased luua DNA-platvorme, mis koosnevad lihtsatest ja keerukatest molekulaarsetest vormidest, mis on rakutasandil töötamiseks piisavalt väikesed.
Sellisel juhul tegi meeskond lihtsa struktuuri, mis ühendub ise kolmnurkseks DNA nanoplaadiks. Platvormil on mitu saiti, mis võivad seostuda erinevate funktsionaalsete üksustega.
„Uus ravimiresistentsete kasvajate strateegia”
Teadlased testisid DNA platvormi võimet viia RNA transkriptsioonimallid ja kemoteraapiaravim doksorubitsiin selektiivselt kõigepealt rakukultuuridesse ja seejärel mitut ravimit resistentsete kasvajatega hiirtele.
Nad kasutasid "kahte lineaarset väikest juuksenõelaga RNA transkriptsioonimalli". Üks neist hoolitses geenide vaigistamise eest ja teine rakkude äratundmise ja sisestamise eest.
Tulemused näitasid, et „kohandatud DNA platvorm” oli väga tõhus nii kahe toote valikulisel kohaletoimetamisel kui ka vabastamisel. Selle tulemuseks oli ka väga selektiivne kasvaja tapmise määr.
Meeskond ütleb, et uuring näitab, kuidas luua nanostruktuur, mis pakub vähirakkudele selektiivselt kemoteraapiat, surudes samal ajal ära ka ravimiresistentsuse, kasutades geenivaigistamist, kahjustamata tervislikke kudesid.
Nad soovitavad, et DNA platvorme peaks olema võimalik kohandada ka mitmesugustes raviviisides, muutes sihtmärke, kasulikke koormusi ja kohaletoimetamise strateegiaid.
Autorid järeldavad:
"See kohandatud DNA nanoplatform, mis ühendab RNAi-ravi ja keemiaravi, pakub uut strateegiat mitmetele ravimitele resistentsete kasvajate raviks."
