Forskere udvikler platform til at undersøge terapeutiske nanomaterialer

Forskere fra Northwestern Medicine har udviklet en ny testplatform til at vurdere, i realtid, nanomaterialers effektivitet ved regulering af genekspression. Fundene, udgivet i Procedurer fra National Academy of Sciences , kunne hjælpe med at lette prækliniske undersøgelser og optimere nanoterapi til kræft, før de når kliniske forsøg.

Timothy Sita, en syvende-årig MD/ph.d.-studerende i Medical Scientist Training Program, var den første forfatter til undersøgelsen, som kiggede på platformen i dyremodeller.

"Dette er et vigtigt skridt fremad for feltet, sagde hovedforsker Alexander Stegh, Ph.d., adjunkt i neurologi og medicin. "Den meget grundige optimering, som vi ser i konventionel lægemiddeludvikling, havde manglet i nanoteknologirummet, og vi følte meget stærkt om at ændre dette. Det system, vi udviklede her, giver os virkelig mulighed for at understøtte disse bestræbelser, og evaluere vores nanopartikler i de mest relevante modeller, i en in vivo -indstilling. "

Chad Mirkin, Ph.d., George B. Rathmann, professor i kemi ved Weinberg College of Arts and Sciences og professor i medicin i afdelingen for hæmatologi/onkologi, var også en tilsvarende forfatter til papiret.

Forskerne demonstrerede konceptet, mens de brugte nanostrukturer kaldet sfæriske nukleinsyrer (SNA'er) til at målrette mod et resistensfaktor -gen i glioblastom, en aggressiv, uhelbredelig type hjernesvulst.

SNA'er, først udviklet af Mirkin i Northwestern i 1996, består af tætte tråde af RNA pakket omkring en nanopartikelkerne. På grund af deres unikke egenskaber, SNA'er er i stand til både at krydse blod-hjerne-barrieren og komme ind i tumorceller, hvor de direkte kan målrette genaktivitet, der tilskynder til kræftvækst.

Selvom disse konjugater er et lovende værktøj i æraen med præcisionsmedicin, forskere manglede tidligere en kvantitativ metode til at vurdere, hvordan SNA'er regulerede genaktivitet i levende organismer, som ville give ny indsigt i, hvordan terapierne kan optimeres.

"Vi har set, at disse partikler dybest set kan målrette mod ethvert kræftgen, men vi vidste ikke, hvornår de fungerede bedst, eller hvilke doseringsregimer der skulle bruges, "Sagde Sita." Som sådan, prækliniske forsøg var ikke så vellykkede, som de kunne have været. "

I den aktuelle undersøgelse, forskerne viste, at ved at bruge en type ikke-invasiv billeddannelse på musene, de kunne måle i realtid, hvordan nanopartiklerne påvirkede niveauerne af et intratumoral målprotein.

"Nu kan vi justere disse partikler - lege med formen af ​​nanopartiklen, eller hvor meget RNA vi indlæser på partiklen, for eksempel - og derefter meget hurtigt vurdere, om disse ændringer er mere effektive eller ej, "Forklarede Sita." Det er en platform til at hjælpe med at optimere stofferne i mus, før de går til forsøg med mennesker, og lave noget, der vil oversætte bedre til klinikken. "

Selvom metoden kunne generaliseres til at undersøge nanoterapeutika for mange former for kræft, undersøgelsen har også kliniske implikationer, der er unikke for glioblastom.

Forskerne udviklede nanopartikler til at nedbryde O6-methylguanin-DNA-methyltransferase (MGMT)-et protein, der reducerer virkningen af ​​kemoterapi-hos mus med glioblastom. Gennem billedplatformen, de opdagede, at mus havde de laveste niveauer af proteinet mellem 24 til 48 timer efter modtagelse af nanopartiklerne, hvilket tyder på det optimale tidspunkt for administration af kemoterapi.

"Vi viste en meget signifikant reduktion i tumorvolumen, da vi kombinerede disse partikler med kemoterapien, "Sita sagde." Ved at dæmpe dette gen, der forårsager resistens over for kemoterapien, vi kan få et meget mere dybtgående svar. Det er den kliniske vinkel. "