นักวิทยาศาสตร์สร้างแพ็กเก็ตรหัสพันธุกรรมขนาดนาโนที่มุ่งเป้าไปที่เซลล์ 'มะเร็ง' ในสมอง

Anonim

นักวิทยาศาสตร์จาก Johns Hopkins Medicine กล่าวว่าพวกเขาได้ส่งมอบแพ็กเกจนาโนขนาดของรหัสพันธุกรรมที่เรียกว่า microRNAs เพื่อรักษาเนื้องอกในสมองของมนุษย์ที่ฝังอยู่ในหนู เนื้อหาของคอนเทนเนอร์ขนาดเล็กสุด ๆ ถูกออกแบบมาเพื่อกำหนดเป้าหมายเซลล์ต้นกำเนิดมะเร็งชนิดของ "เมล็ดพันธุ์" ของเซลล์ซึ่งก่อให้เกิดลูกหลานนับไม่ถ้วนและเป็นอุปสรรคอย่างไม่หยุดยั้งในการกำจัดสมองของเซลล์มะเร็ง

ผลการทดลองของพวกเขาถูกตีพิมพ์ในวันที่ 21 มิถุนายนใน Nano Letters

John Laterra, MD, Ph.D., ศาสตราจารย์ด้านวิทยาวิทยา, เนื้องอกวิทยาและประสาทวิทยาที่กล่าวว่า "มะเร็งสมองเป็นหนึ่งในโรคมะเร็งที่เข้าใจกันอย่างกว้างขวางที่สุดในแง่ของการแต่งพันธุกรรมของมัน แต่เรายังไม่ได้พัฒนาวิธีการรักษาที่ดี Johns Hopkins University of Medicine และนักวิทยาศาสตร์การวิจัยที่ Kennedy Krieger Institute ความยืดหยุ่นของเซลล์ต้นกำเนิดจากมะเร็งและอุปสรรคในเลือดและสมองเป็นอุปสรรคสำคัญ

เลือดที่เข้าสู่สมองจะถูกกรองผ่านชุดของเรือที่ทำหน้าที่เป็นอุปสรรคป้องกัน แต่สิ่งกีดขวางของสมองในเลือดนี้จะบล็อกยาระดับโมเลกุลที่มีศักยภาพในการปฏิวัติการรักษามะเร็งสมองด้วยการกำหนดเป้าหมายเซลล์ต้นกำเนิดจากมะเร็ง Laterra กล่าว

Jordan Green, Ph.D., ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์, จักษุวิทยา, เนื้องอกวิทยา, ศัลยกรรมระบบประสาท, วิทยาศาสตร์วัสดุและวิศวกรรมศาสตร์และวิศวกรรมเคมีและชีวกลศาสตร์กล่าวว่า "เพื่อให้ทันสมัยขึ้นในการรักษาเนื้องอกในสมองเราจำเป็นต้องมีเครื่องมือและวิธีการที่สามารถหลบเลี่ยงสิ่งกีดขวางของสมองได้ ที่โรงเรียนแพทย์ Johns Hopkins University "เราจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีเพื่อส่งมอบยารักษาโรคทางพันธุกรรมที่อ่อนไหวได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพโดยตรงไปยังเนื้องอกโดยไม่ทำลายเนื้อเยื่อปกติ"

กรณีที่จุดกล่าวว่า Green คือ glioblastoma ซึ่งเป็นรูปแบบของโรคมะเร็งสมองที่ Arizona Sen. John McCain กำลังต่อสู้อยู่ซึ่งมักต้องทำซ้ำการทำศัลยกรรม แพทย์จะลบเนื้อเยื่อเนื้องอกในสมองที่สามารถมองเห็นได้ แต่มะเร็งมักจะกลับมาอย่างรวดเร็ว Laterra กล่าว ผู้ป่วยส่วนใหญ่ที่มี glioblastoma อาศัยอยู่น้อยกว่าสองปีหลังการวินิจฉัย

นักวิทยาศาสตร์ได้สงสัยมานานแล้วว่าเซลล์ต้นกำเนิดจากมะเร็งอยู่ที่รากเหง้าของสิ่งที่ทำให้เกิดการกลับมาและการแพร่กระจายของมะเร็ง glioblastoma และโรคมะเร็งชนิดอื่น ๆ เซลล์ต้นกำเนิดเหล่านี้ก่อให้เกิดเซลล์มะเร็งอื่น ๆ และหากพวกเขาหลบเลี่ยงมีดของศัลยแพทย์สามารถนำไปสู่เนื้องอกใหม่ได้

Laterra และ Green ซึ่งเป็นสมาชิกของศูนย์มะเร็ง Johns Hopkins Kimmel ได้ออกแบบวิธีการส่งมอบแพ็คเก็ต super-tiny ของ microRNAs ไว้ในเนื้องอกในสมองที่มีอยู่ microRNAs เป้าหมายมะเร็งสมองเซลล์ต้นกำเนิดที่จะหยุดความสามารถในการเผยแพร่และรักษาการเติบโตของเนื้องอก

บรรจุภัณฑ์ทำจากพลาสติกย่อยสลายทางชีวภาพคล้ายกับวัสดุที่ใช้สำหรับเย็บแผลผ่าตัดและลดลงเมื่อเวลาผ่านไป มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1, 000 เท่าของความกว้างของเส้นผมมนุษย์โดยทั่วไปมีขนาดและรูปร่างขององค์ประกอบตามธรรมชาติที่เซลล์ใช้ในการสื่อสาร เมื่อเซลล์มะเร็งดูดกลืนแพ็คเก็ตจะแตกออกและปล่อย "payload" ของ microRNA โดยเฉพาะที่ microRNA จำเป็นต้องดำเนินการภายในเซลล์มะเร็ง

encased ใน nanopacket เป็น microRNAs ที่ผูกมัดเฉพาะกับ RNAs messenger ที่เชื่อมโยงกับยีนสองตัว: HMGA1 และ DNMT ซึ่งทำงานร่วมกันเพื่อควบคุมโปรแกรมการแสดงออกของยีนในเซลล์

เมื่อ microRNAs เชื่อมโยงกับ RNAs ผู้ส่งสารเหล่านี้พวกเขาจะปิดกั้นความสามารถในการทำโปรตีนของพวกเขาและปิดโปรแกรมที่ช่วยกระตุ้นลักษณะของต้นกำเนิดของเซลล์มะเร็ง เซลล์มะเร็งมีความแตกต่างกันมากขึ้นพวกเขาสูญเสียความสามารถในการแพร่กระจายของเนื้องอกและอาจมีความเสี่ยงต่อรังสีและยาเสพติดมากขึ้น

สำหรับการทดลองของพวกเขานักวิทยาศาสตร์ Johns Hopkins ได้ปลูกเซลล์ glioblastoma ของมนุษย์ไว้ใน 18 หนู เพื่อเลียนแบบความท้าทายทางคลินิกในการรักษาเนื้องอกที่มีอยู่นักวิทยาศาสตร์รอ 45 วันก่อนที่จะรักษาสัตว์เพื่อให้แน่ใจว่ามีเนื้องอกที่มีรูปร่างที่ดี ครึ่งหนึ่งของสัตว์ที่ได้รับ infusions ของ nanopackets ที่มี microRNAs ที่ใช้งานอยู่ได้โดยตรงในเนื้องอกในสมองของพวกเขาและอีกครึ่งหนึ่งได้รับ nanopackets ที่มี microRNAs ที่ไม่ใช้งาน เพื่อแยกผลของอนุภาคนาโนเหล่านี้นักวิทยาศาสตร์ใช้หนูที่ได้รับการเลี้ยงดูโดยไม่มี T-cells ระบบภูมิคุ้มกันที่มุ่งเน้นเซลล์มะเร็ง

หนู 5 ในเก้าตัวที่ได้รับ microRNAs ที่ไม่ได้ใช้งาน (ตัวควบคุม) เสียชีวิตภายในสองเดือนและหนูควบคุมอื่น ๆ ที่เสียชีวิตภายใน 90 วัน หนูที่ได้รับ microRNA ที่ใช้งานอยู่สามในเก้าตัวกินเวลานานถึง 80 วันและมีชีวิตอยู่ถึง 133 วัน หกคนถูกฆ่าตายอย่างมนุษย์และสมองเมาส์แยกถูกตรวจสอบสำหรับการมีเนื้องอก

หนูที่ควบคุมทั้งหมดมีเนื้องอกขนาดใหญ่ในสมองเมื่อตาย สี่หนูที่ได้รับ microRNAs ที่ใช้งานและอาศัยอยู่ถึง 133 วันไม่มีเนื้องอกและสองมีขนาดเล็ก

กรีนกล่าวว่ายาทางพันธุกรรมจำนวนมากได้รับการออกแบบเพื่อกำหนดเป้าหมายหนึ่งยีน ประเภทของอนุภาคนาโนที่ทีม Johns Hopkins ใช้ในการศึกษานี้สามารถห่อหุ้ม microRNA หลายประเภทเพื่อกำหนดเป้าหมายเครือข่ายยีนหลาย ๆ

Laterra กล่าวว่าเมื่อมะเร็งสมองเริ่มแพร่หลายอนุภาคนาโนและเปลี่ยนเป็นสถานะที่ไม่ใช่เซลล์ต้นกำเนิดแล้วแพทย์จะใช้ประโยชน์จากสภาวะนี้และให้รังสีหรือยาอื่น ๆ เพื่อฆ่าเซลล์ที่อ่อนแอในตอนนี้

กรีนกล่าวว่าทีมงานด้านวิทยาศาสตร์อื่น ๆ กำลังพัฒนาแพ็คเก็ต microRNA โดยใช้วัสดุจากไขมันและเคมีบำบัดบางมาตรฐานจะถูกจัดส่งในอนุภาคนาโนไขมันที่เรียกว่า liposome

Green และ Laterra กล่าวว่าอนุภาคนาโนในการศึกษาของพวกเขาสามารถแทรกซึมเนื้องอกทั้งหมดได้เนื่องจากสมองของหนูมีขนาดเล็ก มนุษย์มีสมองที่ใหญ่กว่าอาจต้องการปั๊มและสายสวนเพื่อกราดนาโนในสมอง

ทีม Johns Hopkins กำลังทำงานเพื่อขยายการพัฒนาอนุภาคนาโนของตนและสร้างมาตรฐานความมั่นคงและคุณภาพของตนก่อนที่จะขออนุญาตให้เริ่มต้นการทดลองทางคลินิกต่อประชาชน

menu
menu