RNA effizient für die Krebsbehandlung transportieren

Obwohl Forscher in den letzten 10 Jahren Krebsbehandlungen auf der Basis von RNA-Interferenz untersucht haben - eine Methode, die defekte Gene mit kurzen RNA-Schnipseln ausschalten kann - müssen sie immer noch eine Technik finden, um RNA effizient zu transportieren.
Kurz interferierende RNA (siRNA) - die Art, die für die RNA-Interferenz verwendet wird - verschlechtert sich normalerweise schnell im Körper, durch Enzyme, die vor RNA-Virus-Infektionen schützen.
Paula Hammond, die David H. Koch Professorin für Ingenieurwissenschaften am MIT, erklärte:

"Es war ein echter Kampf, ein Liefersystem zu entwickeln, mit dem wir siRNA verabreichen können, vor allem, wenn man es auf einen bestimmten Teil des Körpers richten will."

In der 26. Februar Ausgabe der Zeitschrift NaturmaterialienHammond und ihr Team enthüllen, dass sie ein innovatives Transportsystem entwickelt haben, das RNA in Mikrosphären verpackt, die so kompakt sind, dass die RNA ihre Ziele erreichen kann, bevor sie sich verschlechtern. Wie bei den heutigen Abgabetechniken bricht das neue System die Expression spezifischer Gene effektiv ab, obwohl die Partikel signifikant kleiner sind.
Hammond, ein Mitglied des David H. Koch-Instituts für Integrative Krebsforschung am MIT, erklärt, dass solche Teilchen vielversprechend für die Entwicklung einer neuen Methode zur Behandlung von Krebs und anderen chronischen Krankheiten sind, die durch ein "sich schlecht benehmendes Gen" verursacht werden.
Hammond sagte:

"RNA-Interferenz hält eine Menge an Versprechen für eine Reihe von Erkrankungen bereit, von denen eine Krebsart ist, aber auch neurologische Störungen und Immunstörungen."

Jong Bum Lee, ein ehemaliger Postdoc in Hammonds Labor ist Hauptautor des Berichts. Andere Autoren sind, Postdoc Jinkee Hong, Daniel Bonner PhD '12 und Zhiyong Poon PhD '11.
RNA-Interferenz wurde 1998 entdeckt und ist ein natürlich vorkommender Prozess. RNA-Interferenz ermöglicht Zellen ihre genetische Expression anzupassen. Gewöhnlich wird genetische Information von der DNA im Zellkern zu Ribosomen übertragen, zellulären Strukturen, in denen Proteine ??produziert werden.
siRNA bindet an die Träger-RNA, die diese genetische Information transportiert, und zerstört Anweisungen, bevor sie das Ribosom erreichen können.
Forscher sind derzeit dabei, mehrere Wege zu entwickeln, um diesen Prozess synthetisch auf spezifische Gene abzubilden, einschließlich der Einbettung von siRNA in Nanopartikel aus Lipiden oder anorganischen Materialien wie Gold. Obwohl einige dieser Methoden einen gewissen Erfolg gezeigt haben, besteht eine Herausforderung darin, dass es schwierig ist, große Mengen von siRNA auf diese Träger zu packen, da die kurzen Stränge nicht fest verdichten.
Mit Hilfe einer RNA-Synthesetechnik, der sogenannten Rolling-Circle-Transkription, gelang es den Forschern, dieses Problem zu lösen, indem sie die RNA als einen langen Strang umhüllten, der sich zu einer kleinen, kompakten Kugel faltet. Mit dieser Methode konnten die Forscher sehr lange RNA-Stränge aus einer sich wiederholenden Sequenz von 21 Nukleotiden herstellen. Diese Segmente werden durch eine kürzere Strecke geteilt, die durch das Enzym Dicer identifiziert wird, das die RNA bricht, wo immer sie auf diese Sequenz trifft.
Da der RNA-Strang synthetisiert wird, kann er sich zu einer sehr kompakten, schwammartigen Kugel falten. In einer Kugel mit einem Durchmesser von nur 2 Mikrometern können bis zu einer halben Million Kopien derselben RNA-Sequenz kompakt sein.
Das Team wickelt die Kugeln dann in eine Schicht aus positiv geladenem Polymer ein, was die Kugeln dazu bringt, sich fester zu verdichten (bis zu einem Durchmesser von 200 Nanometern) und ihnen hilft, in Zellen einzudringen.
Sobald das Dicer-Enzym in der Zelle ist, baut es die RNA in bestimmten Bereichen ab und entlädt die 21-Nukleotide-siRNA-Sequenzen.
Das Team programmierte die Kugeln, um RNA-Sequenzen zu transportieren, die bei Nagern ein Gen ausschalten, das Tumorzellen zum Leuchten bringt. Die Forscher entdeckten, dass sie in der Lage waren, die gleiche Menge an Genabbau wie heutige Nanopartikel-Abgabesysteme zu erreichen, jedoch mit etwa einem Tausendstel der Partikel.
Die Kugeln sammeln sich an Tumorstellen durch ein Phänomen, das häufig zum Transport von Nanopartikeln verwendet wird: "Undichte" Blutgefäße, die Tumore umgeben, haben winzige Poren, durch die extrem kleine Partikel eintreten können.
Das Team plant, zukünftige Studien durchzuführen, um Mikrokügelchen zu entwerfen, die mit Polymeren beschichtet sind, die spezifisch auf Tumorzellen oder andere erkrankte Zellen zielen. Darüber hinaus entwickeln die Forscher derzeit Kugeln für den Transport von DNA für den potenziellen Einsatz in der Gentherapie.
Geschrieben von Grace Rattue