Этот подход, известный как вмешательство РНК (RNAi), открывает большую перспективу для лечения рака и других болезней. Однако поставка достаточного количества РНК, чтобы рассматривать больную ткань, избегая побочных эффектов в остальной части тела, оказалась трудной.
Новые частицы MIT, которые упаковывают короткие берега РНК в сфере жирных молекул и белков, целевых генов тишины в печени более эффективно, чем какая-либо предыдущая система доставки, исследователи, нашли в изучении мышей.«Чем мы взволнованы, то, как это только берет очень небольшое количество РНК, чтобы вызвать генный сокрушительный удар в целой печени. Эффект характерен для печени – мы не получаем эффекта в других тканях, где Вы не хотите его», говорит Дэниел Андерсон, Адъюнкт-профессор Сэмюэля А. Голдблита Химического машиностроения и член Института Коха MIT Интегральных Исследований рака.
Андерсон – ведущий автор статьи, описывающей частицы на Слушаниях Национальной академии наук неделя от 10 февраля. Роберт Лангер, профессор Института Дэвида Х. Коха в MIT, является также автором.Исследовательская группа, которая включала ученых из Фармацевтических препаратов Alnylam, также нашла, что наночастицы могли сильно заставить гены замолчать у нечеловеческих приматов.
Технология лицензировалась для компании для коммерческого развития.Естественное вдохновение
Вмешательство РНК – естественное явление, которое ученые пытались эксплуатировать начиная с его открытия в 1998. Отрывки РНК, известной как короткая вмешивающаяся РНК (малая интерферирующая РНК), выключают определенные гены в живых клетках, разрушая молекулы РНК посыльного, которые несут инструкции ДНК к остальной части клетки.Ученые надеются, что этот подход мог предложить новое лечение болезней, вызванных единственными мутациями, такими как болезнь Хантингтона или рак, блокируя видоизмененные гены, которые способствуют злокачественному поведению. Однако методы лечения RNAi развития оказались сложными, потому что трудно обеспечить большие количества малой интерферирующей РНК к правильному местоположению, не вызывая побочные эффекты в других тканях или органах.
В предыдущих исследованиях Андерсон и Лангер показали, что они могли заблокировать многократные гены с малыми дозами малой интерферирующей РНК, обернув РНК в подобные жиру молекулы, названные lipidoids. В их последней работе исследователи намереваются улучшать эти частицы, делая их более эффективными, более отборными, и более безопасными, говорят Ичжоу Дун, postdoc в Институте Коха и ведущем авторе статьи.
«Мы действительно хотели развивать материалы для клинического использования в будущем», говорит он. «Это – наша конечная цель для материала, чтобы достигнуть».Вдохновение дизайна для новых частиц прибыло из мира природы – определенно, мелкие частицы, известные как липопротеины, которые транспортируют холестерин и другие жирные молекулы всюду по телу.Как наночастицы липопротеина, новые lipopeptide частицы команды MIT – сферы, внешние мембраны которых состоят из длинных цепей с жирным хвостом липида, который стоит в частицу. В новых частицах верхняя часть цепи, которая стоит внешний, является аминокислотой (стандартные блоки белков).
Берега малой интерферирующей РНК несут в сфере, окруженной большим количеством lipopeptide молекул. Молекулы холестерина, включенного в мембрану и внешнее покрытие ОРИЕНТИРА полимера, помогают стабилизировать структуру.Исследователи настроили химические свойства частиц, которые определяют их поведение, изменяя аминокислоты, включенные в частицы.
Есть 21 аминокислота, найденная в многоклеточных организмах; исследователи создали приблизительно 60 lipopeptide частиц, каждый содержащий различную аминокислоту связался с одной из трех химических групп – акрилат, альдегид или эпоксид. Эти группы также способствуют поведению частиц.Целенаправленный ударИсследователи тогда проверили способность частиц отключить ген для белка свертывания крови под названием Фактор VII, который произведен в печени клетками, названными гепатоцитами.
Измерение Фактора, который показывают VII уровней в кровотоке, насколько эффективный глушение малой интерферирующей РНК.В том начальном экране самая эффективная частица содержала лизин аминокислоты, связанный с эпоксидом, таким образом, исследователи создали еще 43 наночастицы, подобные той для дальнейшего тестирования. Лучший из этих комплексов, известных как cKK-E12, достиг подавления активности гена в пять раз более эффективно, чем достигнутый с любым предыдущим средством доставки малой интерферирующей РНК.
В отдельном эксперименте исследователи поставили малую интерферирующую РНК, чтобы заблокировать ген-супрессор опухоли, который выражен во всех тканях тела. Они нашли, что поставка малой интерферирующей РНК была очень характерна для печени, которая должна минимизировать риск нецелевых побочных эффектов.
«Это важно, потому что мы не хотим, чтобы материал заставил все цели замолчать в человеческом теле», заявляет Dong. «Если мы хотим лечить пациентов с заболеванием печени, мы только хотим заставить замолчать цели в печени, не другие типы клетки».В тестах у нечеловеческих приматов исследователи нашли, что частицы могли эффективно заставить ген замолчать под названием TTR (transthyretin), который был вовлечен в болезни включая старческий системный амилоидоз, семейную крахмалистую полиневропатию и семейную крахмалистую кардиомиопатию.
Команда MIT теперь пытается узнать больше, как частицы ведут себя и что происходит с ними, как только они введены, в надежде на дальнейшее улучшение работы частиц. Они также работают над наночастицами, которые предназначаются для органов кроме печени, которая более сложна, потому что печень – естественное место назначения для иностранного материала, фильтрованного из крови.
Исследование финансировалось Фармацевтическими препаратами Alnylam и Национальными Институтами Здоровья.