Inteligentna terapia DNA przeciwko nowotworowi
miRNA to krótkie, niekodujące RNA, które reguluje ekspresję genów na poziomie potranskrypcyjnym. Udowodniono, że nieprawidłowa ekspresja określonych miRNA jest powiązana z nowotworem. Sprawia to, że są one obiecującymi celami antynowotworowymi oraz biomarkerami umożliwiającymi szybkie postawienie rozpoznania.
Dostarczanie miRNA poprzez nanocząstki
Projekt MIRNANO realizowano przy wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”, aby opracować nanocząstki pełniące funkcję nośników dostarczających te kwasy nukleinowe o działaniu anty-miRNA. Kwasy te zapewnią rozbicie docelowych miRNA, wywołując zahamowanie wzrostu guza na dalszym etapie. „Opracowaliśmy dwa typy nanocząstek ukierunkowanych na miRNA, które można wykorzystać jako środki terapeutyczne w medycynie precyzyjnej lub jako molekularne narzędzia diagnostyczne”, wyjaśnia badacz Alessandro Bertucci. Aby to osiągnąć, badacze biorący udział w projekcie wykorzystali biozgodne i biodegradowalne porowate nanocząstki krzemu potrafiące przenosić różne ładunki, w tym syntetyczne kwasy nukleinowe. Dostrajanie tożsamości cząsteczkowej ładunku kwasu nukleinowego decyduje o zastosowaniu nanocząstki. Projekt MIRNANO skoncentrował się na raku jajnika, jednej z wiodących przyczyn śmiertelności u kobiet spowodowanej nowotworem. Zespół badaczy skupił się na miR-21, powiązanym z proliferacją komórek, wielolekoopornością oraz inwazją guza. Utworzone nanocząstki przeniosły sztuczny oligonukleotyd uzupełniający miR-21, zaś na ich powierzchni umieszczono peptyd ułatwiający znalezienie guza, co zwiększyło ich nagromadzenie w mikrośrodowisku guza. Po przetestowaniu in vivo w ksenografcie w postaci mysiego modelu raka jajnika utworzone nanocząstki skutecznie zablokowały miR-21 i całkowicie zahamowały wzrost guza bez żadnych skutków ubocznych. Badacze wykorzystali również miR-21 jako marker diagnostyczny/prognostyczny nowotworu, opracowując syntetyczny czujnik oparty na DNA, który emituje sygnał fluorescencyjny po powiązaniu z wybranym mikroRNA. Optymalizacja konstrukcji nanocząstki ułatwiła kontrolę uwalniania czujnika oraz skuteczne wykrywanie miR-21 in situ oraz w czasie rzeczywistym przez ponad 20 dni.
Strategia terapeutyczna, którą można dostosować do potrzeb
Aby skutecznie oferować usługi medycyny precyzyjnej w przyszłości, trzeba połączyć różne domeny naukowe. Tworzenie kwasów nukleinowych może poprawić stabilność in vivo leków molekularnych poprzez wykorzystanie nowych klas struktur kwasów nukleinowych lub sztucznych odpowiedników oligonukleotydów. Połączenie tego inteligentnego systemu z nanotechnologią umożliwi swoiste podawanie leków opartych na DNA lub związków obrazujących do określonego obszaru ciała. Platforma nanocząstek MIRNANO oferuje dużą uniwersalność, jako że można ją ukierunkować na różne miRNA i tkanki. Szereg metodologii chemicznych i biologicznych opracowanych w trakcie projektu umożliwia dostosowanie tych opartych na nanocząstkach i ukierunkowanych na miRNA sposobów leczenia do różnych potrzeb. Według Bertucciego „zmieniając po prostu sekwencję i funkcję ładunku syntetycznego kwasu nukleinowego, można uzyskać niezwykle szeroki zakres nanocząstek do precyzyjnych zadań biomedycznych”. Oznacza to, że potencjalne zastosowania wykraczają poza nowotwory, obejmując inżynierię tkanek i medycynę regeneracyjną, jak również inne choroby z nieprawidłowym wzorcem ekspresji miRNA. Jeśli chodzi o przyszłość, zespół pracujący nad projektem planuje udoskonalić technologie DNA wykorzystywane w MIRNANO oraz zintegrować różne typy sprzętu komputerowego, w tym platformy elektrochemiczne, materiały nanostrukturalne oraz urządzenia mikrofluidyczne. Na dłuższą metę przyczyni się to do poszerzenia zakresu strategii molekularnych, które mogą mieć wpływ na świadczenie opieki zdrowotnej.
Słowa kluczowe
MIRNANO, miRNA, nanocząstki, rak jajnika, miR-21
