Forskere bruger nanopartikler til at lukke mekanisme, der driver kræftvækst

Når forskere udvikler kræftbehandlinger, de retter sig mod de funktioner, der gør sygdommen dødelig:tumorvækst, metastase, gentagelse og resistens over for lægemidler. Ved epitelcancer - brystkræft, æggestokke, prostata, hud og blære, som begynder i organernes foring - disse processer styres af et genetisk program kaldet epitel -mesenkymal overgang.

Epithelial -mesenkymal overgang reguleres af et protein kaldet Twist, hvilket betyder, at Twist direkte påvirker udviklingen af ​​kræft, dens spredning til andre organer og dens tilbagevenden efter remission.

I et stort skridt mod at udvikle en ny terapi, der er rettet mod epitel -mesenkymal overgang, forskere fra UCLA og City of Hope er blevet de første til at hæmme Twist -mekanismen ved hjælp af nanopartikler til at levere en nukleinsyre kaldet lille interfererende RNA, eller siRNA, ind i tumorceller. I musemodeller, levering af siRNA til kræftceller hæmmede ekspressionen af ​​Twist, hvilket igen reducerede epitel-mesenkymal overgang og dramatisk reducerede størrelsen på tumorer.

Studiet, som blev offentliggjort online i tidsskriftet Nanomedicin:Nanoteknologi, Biologi og medicin , blev ledet af Jeffrey Zink og Fuyu Tamanoi, begge medlemmer af California NanoSystems Institute og Jonsson Comprehensive Cancer Center ved UCLA, og Carlotta Glackin fra City of Hope Cancer Center.

"Vi blev virkelig overrasket over den dramatiske effekt af at levere Twist siRNA, "sagde Tamanoi, som også er professor i mikrobiologi, immunologi og molekylær genetik og en direktør for signaltransduktion og terapeutisk program ved Jonsson Cancer Center. "Dette demonstrerer effektiviteten af ​​vores behandling og tilskynder os til at undersøge nærmere, hvad der sker med tumoren."

I tidligere undersøgelser, Det har vist sig, at siRNA effektivt lukker genekspression ned i tumorceller dyrket i laboratoriet. Men teknikken havde ikke været effektiv i levende organismer, fordi enzymer i blodet kaldet nukleaser nedbryder siRNA, før den kan nå tumorceller.

For at omgå det problem, UCLA- og City of Hope -forskerne knyttet siRNA til ydersiden af ​​en bestemt type nanopartikel udviklet af Zink kaldet mesoporøse silica -nanopartikler. I undersøgelsen, nanopartiklerne var belagt med et stof kaldet polyethylenimin, som virkede til at binde og beskytte siRNA, da de blev injiceret i blodet. Som resultat, nanopartiklerne kunne akkumuleres i tumorcellerne, og siRNA kunne gå på arbejde og hæmme cellernes ekspression af Twist.

Undersøgelsen viste, at at give mus siRNA-ladede nanopartikler en gang om ugen i seks uger hæmmede tumorvækst, og at det lukkede ikke kun Twist, men også andre gener under kontrol af den epitel -mesenkymale overgangsproces.

"Dette resultat bekræfter den kritiske betydning af Twist og den epitel -mesenkymale overgangsproces, som fremmer tumorinvasion og metastase i mange kræftformer, sagde Glackin, en lektor ved City of Hope, der har studeret funktionen af ​​Twist i 20 år.

Twist genaktiveres i en række metastatiske kræftformer, herunder tripel-negativ brystkræft, melanom og kræft i æggestokkene. Ved at lukke den epitel -mesenkymale overgangsproces, Zink og Tamanoi kan udvikle nye behandlingsmuligheder for disse kræftformer.

Et andet vigtigt fund var, at nedlukning af Twist -udtryk gjorde det muligt for kræftceller at overvinde deres resistens over for kræftmedicin.

Forskerne arbejder nu på at designe en næste generations nanopartikel, der vil muliggøre levering af Twist siRNA og kræftmedicinmolekyler i den samme nanopartikel-et potentielt et-to slag, der ville hæmme epitel-mesenkymal overgang og dræbe kræftceller.

Zink sagde, at forskuddet ville være muligt på grund af strukturen af ​​den specifikke type nanopartikler, forskerne bruger. "Mesoporøse silica -nanopartikler indeholder tusindvis af porer, som tillader opbevaring og levering af anticancerlægemidler af de samme nanopartikler, som har siRNA knyttet til deres ydersider, "sagde Zink, som også er en fremragende UCLA -professor i kemi og biokemi og en pioner inden for design og syntese af multifunktionelle mesoporøse silica -nanopartikler.