„Origami ADN” abordează celulele canceroase multirezistente
Un instrument ADN care combină terapia genică cu chimioterapia ar putea fi o nouă modalitate promițătoare de a învinge celulele canceroase multirezistente.
Instrumentul este o „nanoplatformă de ADN adaptată” care poate transporta medicamente pentru chimioterapie în celulele canceroase vizate, reducând în același timp genele de rezistență la medicamente ale celulelor.
Tehnica este opera oamenilor de știință de la Centrul Național pentru Nanostiințe și Tehnologie din Beijing, China.
O lucrare recentă în jurnal Angewandte Chemie International Edition oferă o prezentare detaliată a modului în care echipa a dezvoltat și testat nanoplatformele ADN.
Tratamentele medicamentoase au îmbunătățit semnificativ ratele de supraviețuire și calitatea vieții pentru persoanele cu cancer.
Cu toate acestea, există multe cazuri în care cancerul răspunde bine la tratament la început, dar apoi recidivează sau revine din cauza rezistenței la medicamente.
Efluxul de droguri
Oamenii de știință au identificat mai multe mecanisme celulare care permit sau promovează rezistența la medicamente în cancer.
Unul dintre acestea este „efluxul de medicamente”, un proces în care proteinele transportoare pompează medicamentele din corpul celulei prin membranele sale. Mecanismele de eflux există „în toate celulele vii”, nu doar celulele canceroase.
De exemplu, celulele din pereții intestinului au o abundență de proteine transportoare care pompează medicamentele și alți agenți nocivi înapoi către tractul digestiv.
Datorită cercetărilor ample, oamenii de știință știu acum multe despre rolul mecanismelor de eflux și ale proteinelor transportoare în dezvoltarea rezistenței la medicamente în cancer.
Una dintre primele proteine transportoare pe care le-au identificat a fost una care este codificată de genul 1 de rezistență la mai multe medicamente (MDR1).
Studiile au arătat, de asemenea, că atunci când anumite organe devin canceroase, țesuturile lor încep să se exprime MDR1 mai puternic.
Un studiu, în special, a descoperit că tratamentul cu doxorubicina puternic anticancerigen a crescut mult expresia MDR1 în celulele canceroase, dar nu și celulele sănătoase ale plămânului.
Direcționarea celulară și mutarea genelor
Prin urmare, în timp ce un medicament poate fi foarte bun la distrugerea celulelor canceroase, dacă celulele devin mai bune la expulzarea acestuia, în cele din urmă, medicamentul nu va fi în interiorul celulei suficient de mult timp pentru a intra în vigoare.
Pentru a aborda această problemă, cercetătorii în domeniul cancerului lucrează la modalități de oprire a genelor care determină efluxul de droguri în celulele tumorale.
O abordare pentru oprirea pompelor de eflux este o tehnică de silențiere a genelor numită interferență ARN (ARNi). Aceasta folosește molecule numite șabloane de transcripție ARN pentru a interfera cu expresia genelor în celule.
Cu toate acestea, pentru ca tratamentul să fie eficient, șabloanele de transcripție ARN trebuie să fie eliberate în interiorul corpului celulei sau citoplasmei. În al doilea rând, acest lucru trebuie să aibă loc în același timp cu eliberarea medicamentului care ucide celulele. Și în al treilea rând, celulele sănătoase trebuie să rămână neatinse.
Noua nanoplatformă ADN se adresează tuturor celor trei cerințe - vizează în mod specific celulele canceroase, livrează medicamentul anticancer către interiorul acestora și oprește genele care își conduc pompele de eflux pentru a da medicamentului timp să funcționeze.
Echipa a folosit tehnici „origami ADN” pentru a crea o platformă care include toate componentele necesare pentru ca aceste lucruri să se întâmple.
Folosind abordarea bine stabilită, oamenii de știință pot crea platforme ADN care cuprind forme moleculare simple și complicate, care sunt suficient de mici pentru a lucra la nivel celular.
În acest caz, echipa a realizat o structură simplă care se auto-asamblează într-o nanoplatformă triunghiulară de ADN. Platforma are mai multe site-uri care se pot lega la diferite „unități funcționale”.
„Nouă strategie pentru tumorile multirezistente”
Cercetătorii au testat capacitatea platformei ADN de a furniza în mod selectiv șabloane de transcripție a ARN și doxorubicina medicamentului pentru chimioterapie, mai întâi în culturi celulare și apoi la șoareci cu tumori multirezistente.
Au folosit „două șabloane liniare de transcripție ARN cu ac de păr”. Una dintre acestea s-a ocupat de mutarea genelor, iar cealaltă s-a ocupat de recunoașterea și inserarea celulelor.
Rezultatele au arătat că „platforma ADN adaptată” a fost foarte eficientă atât la livrarea selectivă, cât și la eliberarea celor două articole. Acest lucru a dus, de asemenea, la o rată extrem de selectivă de ucidere a tumorii.
Echipa spune că studiul demonstrează cum se creează o nanostructură care să administreze selectiv chimioterapia celulelor canceroase, suprimând în același timp rezistența la medicamente folosind silențierea genelor fără a afecta țesutul sănătos.
Ei sugerează că ar trebui, de asemenea, să fie posibilă adaptarea platformelor ADN pentru utilizare într-o serie de tratamente prin modificarea țintelor, a sarcinilor utile și a strategiilor de livrare.
Autorii concluzionează:
Aceasta nanoplataforma ADN adaptata, care combina terapia ARNi si chimioterapia, ofera o noua strategie pentru tratamentul tumorilor multirezistente.
