Нанотехнологии помогут при раке головного мозга

Мультиформная глиобластома (рак головного мозга), которая убила сенатора Эдварда Кеннеди и убивает приблизительно 13.000 американцев ежегодно, является агрессивной и неизлечимой болезнью. Совсем недавно в своих исследованиях команда из Северо-западного университета (англ. Northwestern University) впервые продемонстрировала доставку лекарственных средств, выключающих в себя критические гены этого вида рака, тем самым значительно увеличивая выживаемость животных с этой смертельной болезнью, сообщает mindbrain.ru.

Новый терапевтический подход, который основан на нанотехнологиях, небольшой и достаточно ловкий, чтобы пересечь гематоэнцефалический барьер и попасть туда, куда это необходимо — в опухоль головного мозга. Разработанный для конкретных, вызывающих в клетках рак генов, препарат просто выключает тревожный онкоген. Этот подход выбивает белки, которые помогают раковым клеткам оставаться бессмертными.

В исследовании, нетоксичный препарат доставлялся мышам путем внутривенной инъекции. У животных с мультиформной глиобластомой выживаемость увеличилась почти на 20 процентов, а размер опухоли сократился в 3–4 раза, по сравнению с контрольной группой. Все полученные результаты были опубликованы 30 октября в Science Translational Medicine.

«Это очень красивое сочетание новой технологии с генами ужасной болезни», — сказал Чад А. Миркин, эксперт в области наномедицины и старший соавтор исследования. «Используя хорошо адаптируемые сферические нуклеиновые кислоты, мы намеренно нацеливались на ген, связанный с мультиформной глиобластомой и выключили его в естественных условиях. Данная проверка концепции предоставляет собой широкую платформу для лечения широкого спектра заболеваний, от рака легких и толстой кишки, до ревматоидного артрита и псориаза».

Миркин является профессором химии в Weinberg College of Arts and Sciences, профессором медицины, химической, биологической и биомедицинской инженерии, материаловедения и машиностроения.

Эксперт по глиобластомам Александр Х. Стег присоединился к Северо-Западному университету в 2009 году, привлеченный репутацией университета в междисциплинарных исследованиях, и в течение нескольких недель находился в паре с Миркином, дабы решить трудную задачу по разработке наилучших методов лечения глиобластомы.

Помощь имеет решающее значение для пациентов с мультиформной глиобластомой, при которой средняя выживаемость составляет от 14 до 16 месяцев. В США ежегодно диагностируется примерно 16000 новых случаев этого заболевания.

В совместном исследовании у Миркина был идеальный инструмент для решения смертельного рака: сферические нуклеиновые кислоты (SNAs) — новые нетоксичные для человека шаровидные формы ДНК и РНК, которые он изобрел в Северо-западном университете в 1996 году. Последовательность нуклеиновой кислоты разработана так, чтобы соответствовать целевому гену.

Стег тоже имел на своем счету интересный геном: В 2007 году он и его коллеги идентифицировали ген Bcl2Like12, который избыточно экспрессируется в глиобластоме и придает ей устойчивость к обычным методам лечения.

«Моя исследовательская группа работает, чтобы раскрыть секреты рака и, что более важно, как остановить его», — сказал Стег, старший соавтор исследования. «Глиобластома является очень сложным видом рака, которому большинство химиотерапевтических препаратов не в состоянии противостоять. Необычайность гена, который мы заставили замолчать в этом исследовании, заключается в том, что он играет различные роли в терапевтической резистентности. Заглушая этот ген, мы можем позволить обычным методам лечения стать более эффективными».

Стег является доцентом в The Ken & Ruth Davee — Department of Neurology при Northwestern University Feinberg School of Medicine и исследователем в Northwestern Brain Tumor Institute.

Сила технологии регулирования генов состоит в том, что заболевание с генетическим основанием может подвергаться лечению, если на руках у ученых имеются правильные инструменты. Благодаря «Проекту генома человека» (англ. Human Genome Project) и исследованиям в области геномики в течение последних двух десятилетий, появилось огромное количество генетических целей, поставка терапевтических средств и материалов для которых является проблемой.

«Интерферирующие РНК на основе сферических нуклеиновых кислот, представляют собой абсолютно новый подход в раковой терапии», — сказал Стег. «Одна из проблем состоит в том, что мы имеем большие списки генов, которые так или иначе дизрегулируют при глиобластоме, но у нас нет абсолютно никакого способа, ориентированного на всех из них с помощью стандартных фармакологических подходов. Вот где наноматериалы могут оказать фундаментальную роль, а именно в реализации концепции персонализированной медицины в терапии рака».

Препарат Стега и Миркина предназначенный для мультиформной глиобластомы, специально разработан для Bcl2Like12 гена в раковых клетках. Ключ — сферическая наноструктурная форма с нуклеиновой кислотой. Нормальные (линейные) нуклеиновые кислоты не могут попадать в клетки, а сферические нуклеиновые кислоты могут. Малые интерферирующие РНК (миРНК) окружают наночастицы золота, как снаряд, а нуклеиновые кислоты плотно упакованы и образуют крошечные сферы. Ядро наночастицы золота составляет всего 13 нанометров в диаметре. Последовательность РНК запрограммирована таким способом, чтобы заставить замолчать болезнетворные гены.

«Проблемы, связанные с глиобластомой и многими другими заболеваниями, просто не под силу одной исследовательской группе», — сказал Миркин, который также является директором Северо-Западного международного нанотехнологического института (англ. Northwestern’s International Institute for Nanotechnology). «Эта работа свидетельствует о силе ученых и инженеров из разных областей, работающих вместе для решения сложной медицинской проблемы».

Миркин впервые разработал наноструктурную платформу, используемую в данном исследовании, в 1996 году в Северо-Западном университете. В настоящее время данная технология является основным и мощным, одобренным Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (англ. Food and Drug Administration; FDA) медицинским диагностическим инструментом. Эта новая разработка является первым осознанием того, что наноструктуры, введенные в животное естественным путем находят свою цель в головном мозге и могут доставить полезный груз.

В следующем этапе ученые проверят данный способ в клинических испытаниях.

По материалам: лечение рака позвоночника в Израиле