Автор AZoNano 28 сентября 2020 г.

Лекарства часто имеют нежелательные побочные эффекты. Одна из причин заключается в том, что они достигают не только нездоровых клеток, для которых они предназначены, но также достигают и влияют на здоровые клетки.

Исследователи из Технического университета Мюнхена (TUM), работая вместе с Королевским технологическим институтом KTH в Стокгольме, разработали стабильный наноноситель для лекарств. Специальный механизм гарантирует, что лекарства высвобождаются только в больные клетки.

Человеческое тело состоит из миллиардов клеток. В случае рака геном некоторых из этих клеток патологически изменяется, так что клетки делятся неконтролируемым образом. Причина вирусных инфекций также обнаруживается в пораженных клетках. Например, во время химиотерапии используются лекарства, чтобы попытаться разрушить эти клетки. Однако терапия воздействует на все тело, повреждая здоровые клетки и вызывая побочные эффекты, иногда весьма серьезные.

Группа исследователей во главе с профессором Оливером Лилегом, профессором биомеханики и членом Мюнхенской школы биоинжиниринга TUM, и профессором Томасом Крузье из KTH разработала транспортную систему, которая высвобождает активные агенты лекарств в пораженные только камеры. «Носители наркотиков принимаются всеми клетками», – поясняет Лиелег. «Но только больные клетки могут вызвать высвобождение активного агента».

Синтетическая ДНК закрывает носители наркотиков

Теперь ученые показали, что этот механизм функционирует в модельных системах опухолей, основанных на культурах клеток. Сначала они упаковали активные ингредиенты. Для этой цели они использовали так называемые муцины, основной ингредиент слизи, обнаруженной, например, на слизистых оболочках рта, желудка и кишечника. Муцины состоят из белкового фона, к которому прикреплены молекулы сахара. «Поскольку муцины естественным образом встречаются в организме, открытые частицы муцина могут позже расщепляться клетками», – говорит Лилег.

Другая важная часть пакета также встречается в организме естественным образом: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), носитель нашей генетической информации. Исследователи синтетически создали структуры ДНК с желаемыми свойствами и химически связали эти структуры с муцинами. Если теперь добавить глицерин к раствору, содержащему молекулы ДНК муцина и активный ингредиент, растворимость муцинов снижается, они складываются и включают активный агент. Нити ДНК связываются друг с другом и, таким образом, стабилизируют структуру, так что муцины больше не могут разворачиваться.

Замок на ключ

Стабилизированные ДНК частицы можно открыть только правильным «ключом», чтобы снова высвободить инкапсулированные молекулы активного агента. Здесь исследователи используют так называемые молекулы микроРНК. РНК или рибонуклеиновая кислота имеет структуру, очень похожую на структуру ДНК, и играет важную роль в синтезе белков в организме; он также может регулировать другие клеточные процессы.

«Раковые клетки содержат нити микроРНК, структуру которых мы точно знаем», объясняет Серен Кимна, ведущий автор исследования. «Чтобы использовать их в качестве ключей, мы соответствующим образом модифицировали замок, тщательно разработав синтетические нити ДНК, которые стабилизируют наши частицы-носители лекарств». Нити ДНК структурированы таким образом, что микроРНК могут связываться с их и, как следствие, разрушить существующие связи, которые стабилизируют структуру. Синтетические цепи ДНК в частицах также могут быть адаптированы к структурам микроРНК, которые возникают при других заболеваниях, таких как диабет или гепатит.

Клиническое применение нового механизма еще не проверено; Сначала необходимы дополнительные лабораторные исследования с более сложными модельными системами опухолей. Исследователи также планируют изучить дальнейшее изменение этого механизма для высвобождения активных агентов, чтобы улучшить существующие методы лечения рака.

Публикация: Серен Кимна, Тереза ​​Моника Лутц, Хунджи Ян, Цзян Сонг, Томас Крузье и Оливер Лилег: ДНК-нити запускают внутриклеточное высвобождение наркотиков из наноносителей на основе муцина, ACS Nano DOI: 10.1021 / acsnano.0c04035

Источник: https://www.tum.de/en/