Контроль за РНК позволяет отключить гены, вызывающие заболевания

Наночастицы, которые доставляют малые нити РНК, предлагают новый способ лечения рака и других заболеваний путем отключения нарушенных генов. Хотя этот подход несколько обнадеживающий, ученые до сих пор не знают точно, что происходит с наночастицами как только они проникают в свои клетки-мишени. Новое исследование Массачусетского технологического института проливает свет на судьбу наночастиц и предлагает новые пути улучшения доставки нитей, которые несут РНК или малые интерферирующие РНК.

«Мы смогли разработать наночастицы, которые могут доставить ценный груз в клетки, но мы пока не понимаем, как они это делают», — говорит Дэниел Андерсон, Сэмюэл Голдблит доцент отделения химического машиностроения в Массачусетском технологическом институте, — «Как только мы узнаем, как это происходит, мы сможем попытаться исправить систему и заставить ее работать лучше».

Научные достижения: Ученым удалось синтезировать РНК-ферменты, воспроизводящие сами себя

Андерсон, член Института интегративных исследований рака Коха и Института медицинской техники и науки при Массачусетском технологическом и институте, является руководителем исследовательской группы, приступившей к изучению наночастиц и их действия в качестве переносчика лекарственных средств на клеточном и субклеточном уровнях. Их результаты опубликованы 23 июня в номере Nature Biotechnology. Роберт Лангер, из Института Дэвида Коха, профессор Массачусетского технологического института, также является автором исследования.

Метод доставки РНК, который показал некоторую эффективность, заключается в упаковке нитей в липидоподобный материал, такие частицы в настоящее время находятся в клинической разработке для лечения рака печени и других заболеваний.

С помощью процесса интерференции РНК, малые интерферирующие РНК захватывают информационную РНК (иРНК), несущую генетические инструкции от ДНК клетки к остальной части ячейки. Когда миРНК связывается с иРНК, информация, передаваемая иРНК, разрушается. Этот процесс может позволить ученым отключать гены, позволяющие расти раковым клеткам.

Ученым известно, что наночастицы, несущие миРНК, проникают в клетки посредством процесса, называемого эндоцитозом, при котором клетки поглощают большие молекулы. Команда Массачусетского технологического института обнаружила, что как только наночастицы проникают в клетки, они захватываются пузырьками, известными как эндоцитотические пузырьки. Это мешает большинству миРНК достигнуть мРНК-мишени, которые находится в цитозоле клетки (основного тела клетки).

«Мы считаем, что эти частицы могут быть более эффективными. Хотя они уже достаточно эффективны, особенно в дозировке микрограмм препарата на килограмм животного, но такого рода исследования дают нам надежду на улучшение производительности наночастиц», — говорит Андерсон.

Молекулярный затор

Исследователи обнаружили, что:

Как только клетки поглощают липидные-РНК наночастицы, они разрушаются в течение около часа, и выводятся из клеток.

Они также определили белок, называемый белком Ниманна-Пика типа C1 (NPC1,) в качестве одного из основных факторов процесса утилизации наночастиц. Без этого белка частицы не могут выводиться из клеток, давая миРНК больше времени для достижения поставленных целей. «В отсутствие NPC1, образуется пробка, и миРНК получает запас времени, чтобы выйти из этого затора», — говорит Гаурав Сахай постдок МТИ и ведущий автор исследования Nature Biotechnology.

В ходе исследования клеток, выращенных в лабораторных условиях без NPC1, исследователи обнаружили, что:

Уровень выключения гена достигнутый при РНК-интерференции был от 10 до 15 раз выше, чем в нормальных клетках.

Отсутствие NPC1 также вызывает редкую лизосомальная болезнь накопления, которая обычно приводит к смерти в детском возрасте. Полученные данные свидетельствуют, что пациентам с этим расстройством может помочь терапия на основе РНК-интерференции и такого типа наночастиц. В настоящее время они планируют изучить влияние устранения гена NPC1 на миРНК доставку на животных, с целью тестирования возможных методов лечения заболевания с помощью миРНК.

Исследователи также ищут другие факторы, участвующие в утилизации наночастиц. Они, возможно, смогут помочь замедлить или блокировать процесс переработки, который по мнению исследователей, может сделать терапию на основе РНК-интерференции гораздо более мощной. Возможно, поможет добавление препарата, который препятствует процессу переработки наночастиц или создание материалов из наночастиц, которые смогут более эффективно уклоняться от утилизации.

Исследование финансировалось Alnylam Pharmaceuticals и Национальным институтом болезней сердца, легких и крови.

Источник: sciencedaily.com

Далее по теме: