Ученые из Юго-Западного университета Калифорнии разработали наночастицы, которые могут разрушать физические барьеры вокруг опухолей и достигать раковых клеток. Оказавшись внутри, наночастицы высвобождают свою полезную нагрузку: систему редактирования генов, которая изменяет ДНК внутри опухоли, блокируя ее рост и активируя иммунную систему, пишет News-Medical.
«Новые наночастицы, описанные в Nature Nanotechnology, эффективно остановили рост и распространение опухолей яичников и печени у мышей. Система предлагает новый путь для использования инструмента редактирования генов, известного как CRISPR-Cas9, в лечении рака», — сказал руководитель исследования Дэниел Сигварт, доктор философии, доцент кафедры биохимии Юго-Западного университета.
В последние годы технология CRISPR-Cas9 позволила исследователям выборочно редактировать ДНК внутри живых клеток. В то время как система редактирования генов предлагает потенциал для изменения генов, которые стимулируют рост рака, доставка CRISPR-Cas9 в солидные опухоли была сложной задачей.
Более десяти лет доктор Зигварт и его коллеги изучали и разрабатывали липидные наночастицы (LNP), небольшие сферы молекул жира, которые могут переносить молекулярный груз (в том числе последние вакцины против мРНК COVID-19) в организм человека. В 2020 году группа доктора Зигварта показала, как направлять наночастицы в определенные ткани, что было проблемой, ограничивающей область применения.
В новой работе, нацеленной на рак, исследователи начали с наночастиц, которые они уже оптимизировали для доставки в печень. Они добавили небольшой фрагмент РНК (называемой короткой интерферирующей РНК или siRNA), который может блокировать киназу фокальной адгезии (FAK), ген, который играет центральную роль в поддержании физической защиты ряда опухолей.
Внутри новых наночастиц исследователи заключили механизм CRISPR-Cas9, который может редактировать ген PD-L1. Многие виды рака используют этот ген для выработки высоких уровней белка PD-L1, который тормозит способность иммунной системы атаковать опухоли. Ранее ученые показали, что разрушение гена PD-L1 при некоторых видах рака может снять эти тормоза и позволить иммунной системе человека убивать раковые клетки.
Доктора Сигварт, Чжан и их коллеги протестировали новые наночастицы на четырех мышиных моделях рака яичников и печени. Они впервые показали, что при добавлении siRNA для отключения FAK матрица молекул вокруг опухолей была менее жесткой и легче проникала, чем обычно. Затем они проанализировали опухолевые клетки и обнаружили, что гораздо больше наночастиц достигли клеток, эффективно изменяя ген PD-L1.
Наконец, они обнаружили, что опухоли у мышей, получавших наночастицы, нацеленные как на FAK, так и на PD-L1, уменьшились примерно до одной восьмой размера опухолей, обработанных только пустыми наночастицами. Кроме того, в опухоли проникло больше иммунных клеток, и обработанные мыши выживали в среднем примерно в два раза дольше.
Необходима дополнительная работа, чтобы показать безопасность и эффективность наночастиц при различных типах опухолей. Исследователи заявили, что терапия может быть полезна в сочетании с существующими методами иммунотерапии рака, целью которых является использование иммунной системы для борьбы с опухолями.