Ultraschall kann die Abgabe von RNA-Molekülen zur Behandlung von GI-Störungen verstärken

Neue Forschungen zeigen, dass Ultraschall die Absorption von RNA-Strängen in Dickdarmzellen im Darm verstärken könnte, um die Produktion von entzündungsfördernden Proteinen zu blockieren. Die Studie, die an Mäusen durchgeführt wurde, könnte zu einer verbesserten Behandlung von gastrointestinalen Störungen wie entzündlichen Darmerkrankungen führen.
Die Forscher glauben, dass ihre Ergebnisse zu einer verbesserten Behandlung von Magen-Darm-Erkrankungen wie entzündlichen Darmerkrankungen führen könnten.

Die Forscher - darunter Mitglieder des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge und des Brigham and Women's Hospital in Boston, MA - berichten über ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Gastroenterologie.

Die Fähigkeit, die Produktion von Zielproteinen innerhalb von Zellen zu blockieren oder zu verbessern, verspricht eine Behandlung für viele Krankheiten.

In früheren Arbeiten hatte das gleiche Team festgestellt, dass Ultraschall die Abgabe von niedermolekularen Medikamenten in den Magen-Darm-Trakt (GI) verbessern könnte.

Der Hauptvorteil ist Geschwindigkeit. Zum Beispiel müssen Menschen mit GI-Störungen wie chronisch entzündliche Darmerkrankungen (IBD) oft Behandlungen ertragen, bei denen ein Einlauf im Darm für Stunden gehalten wird, während die Medikamente auf natürliche Weise aufgenommen werden.

Jeder Weg, den Prozess zu beschleunigen, könnte das Unbehagen für Patienten, deren Symptome oft Durchfall und Inkontinenz einschließen, signifikant reduzieren.

Jets von platzenden Blasen treiben RNA in Zellen

Die neue Studie konzentriert sich auf die Verwendung von Ultraschall, um Nukleinsäuren wie RNA zu liefern. Wissenschaftler sind daran interessiert, RNA zur Behandlung von Krankheiten zu verwenden, da kleine RNA-Stränge, sogenannte kurz interferierende RNA (siRNA), dazu verwendet werden können, bestimmte Gene zum Schweigen zu bringen.

• Schätzungen deuten darauf hin, dass IBD in den Vereinigten Staaten zwischen 1 Million und 1,3 Millionen Menschen betrifft
• Das Fehlen von Standardkriterien bedeutet, dass es manchmal fehldiagnostiziert werden kann
• IBD ist in Industrieländern häufiger anzutreffen.

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RNA-Stränge müssen in Zellen eindringen, um ihre Arbeit zu verrichten. Dies stellt ein Problem dar, weil sie groß sind - viel größer als die kleinen Moleküle, die das Team zuvor getestet hatte.

RNA wird auch im GI-Trakt schnell abgebaut, der eine Vielzahl von Enzymen in Form von Nukleasen enthält, die schnell jede streunende RNA zerhacken.

Daher führt die Abgabe über einen Einlauf und durch die natürliche Diffusion zu minimaler RNA, die in die Zellen gelangt.

Einige Gruppen haben versucht, das Abbauproblem zu überwinden, indem sie die RNA in Teilchen verpacken oder enzymresistente Formen herstellen.

Die Forscher wollten sehen, ob ihre Ultraschallmethode für RNA funktionieren könnte, und somit die Notwendigkeit überwinden, sie zu modifizieren oder einzukapseln.

Wie in ihren früheren Arbeiten festgestellt, zeigte das Team, dass bei niedrigen Frequenzen Ultraschall einen Effekt hervorruft, der als "transiente Kavitation" bezeichnet wird, bei dem sich kleine Blasen in der Flüssigkeit im GI-Trakt bilden.

Wenn die Blasen das Gewebe berühren, platzen sie und geben winzige Strahlen ab, die das Mittel in die Zellen treiben.

Ultraschall reduziert TNF alpha um bis zu 10 mal

Die Forscher testeten die Methode bei Mäusen mit Colitis, einer Form von IBD, bei der der Darm entzündet ist. Sie verwendeten siRNA, die die Produktion von Tumor-Nekrose-Faktor-Alpha (TNF-Alpha) blockiert, einem Zell-Signalprotein, das Entzündungen fördert.

Die Forscher brachten die unmodifizierte RNA in einer Lösung von Wasser über einen Einlauf in den Dickdarm. Gleichzeitig lieferten sie eine halbe Sekunde Ultraschall. Die Mäuse wurden auf diese Weise für 6 Tage mit einer Reihe von Ultraschallfrequenzen behandelt.

Im Vergleich zu Mäusen, die nur RNA erhielten, zeigten die Mäuse, die ebenfalls Ultraschall erhielten, eine 7- bis 10-fache Reduktion von TNF-alpha, und ihre Entzündung war fast eliminiert.

Wie erwartet, zeigte unmodifizierte RNA keine Nebenwirkungen, und es gab keine Nebenwirkungen durch den Ultraschall.

In einer weiteren Versuchsreihe zeigte das Team, dass die Methode auch für Messenger-RNA (mRNA) funktioniert. Diese Moleküle sind sogar größer als siRNA und tragen dazu bei, genetischen Code von DNA zu Proteinen zu transferieren.

In diesen Tests lieferten die Forscher ein Glühwürmchen-Gen für Biolumineszenz mit der assoziierten mRNA, und sie fanden heraus, dass Doppelpunkte von Mäusen, die ebenfalls Ultraschall erhielten, "Biolumineszenzwerte 11-mal höher waren als Doppelpunkte von Mäusen, denen die mRNA allein verabreicht wurde".

Das Team schlägt vor, dass die Methode weiter entwickelt werden könnte, um Zellen zur Produktion von Enzymen oder anderen Proteinen zu stimulieren, die bei durch Enzymmangel verursachten Krankheiten fehlen.

"Die Fähigkeit, große Mengen dieses Materials zu liefern, das in keiner Weise verändert wird, eröffnet wirklich die Möglichkeit, positive Auswirkungen auf Patienten auf der ganzen Linie zu haben."

Co-Senior Autor Dr. Giovanni Traverso, Brigham und Frauenklinik

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