Duży krok naprzód w badaniach leków onkologicznych i kardiologicznych wykorzystujących nośniki DNA/RNA
Gdy zastanawiamy się nad osiągnięciami medycyny, często koncentrujemy się na nowych lekach i metodach leczenia. Nie da się jednak ukryć, że rewolucyjne rozwiązania w zakresie biomateriałów, nanourządzeń oraz procesów dostarczania leków są równie rewolucyjne i to właśnie one umożliwiają rozwój tej dziedziny wiedzy. Jednym z najciekawszych obszarów innowacji biomedycznych i technologicznych są leki oparte na DNA i RNA, stanowiące stosunkowo nową klasę substancji leczniczych, która w krótkim czasie przestała być wyłącznie ciekawostką naukową i stała się przedmiotem badań przedklinicznych i klinicznych. Większość leków opartych na DNA i RNA wykorzystuje nanocząsteczki w roli inteligentnego mechanizmu dostarczania, który jest w stanie dotrzeć do wybranych partii organizmu, dzięki temu zwiększając zarówno precyzję, jak i skuteczność samego leczenia. W ramach finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu NANO-SUPREMI, naukowcy z powodzeniem opracowali nowe nanoczujniki i nanonośniki oparte na DNA, które z dużym prawdopodobieństwem znajdą zastosowanie w medycynie. „Nanocząsteczki oparte na DNA zostały zaprojektowane w celu dostarczania leków do białek NF-κB, TEAD oraz YAP/TAZ. Według najnowszych badań to właśnie te białka stanowią ważny punkt przecięcia szeregu wewnątrzkomórkowych szlaków sygnalizacyjnych. Z tego powodu wykorzystujemy je w roli markerów diagnostycznych niektórych stanów patologicznych, w tym nowotworów oraz chorób układu krążenia”, wyjaśnia Francesca Cavalieri, koordynatorka projektu NANO-SUPREMI. Szpital Uniwersytecki Świętej Anny w Brnie pod kierownictwem Giancarlo Forte, jeden z partnerów projektu, skutecznie zahamował rozwój nowotworu piersi in vitro w wyniku zablokowania tych białek. Obecnie zespół stara się zastosować tę nanotechnologię do komórek nowotworowych w gruczole krokowym pacjenta.
Jak działają lecznicze nanocząsteczki?
Aby opracować nowe nanocząsteczki oparte na DNA i RNA, badacze stworzyli w pierwszej kolejności sekwencję DNA, która mogła wiązać się z określonymi białkami. W celu usprawnienia wychwytu komórkowego oraz wewnątrzkomórkowego sygnalizowania zaprojektowanej sekwencji, naukowcy umieścili DNA w nanocząsteczce o dokładnie dobranych właściwościach chemicznych i strukturalnych. Zaawansowane techniki mikroskopowe umożliwiły zespołowi ocenę rozmiarów i kształtów nanocząsteczek oraz obserwację procesów biologicznych zachodzących w nanoskali – wychwytu komórkowego, transportu wewnątrzkomórkowego i dostarczania nanocząsteczkowego leku opartego na DNA, małym interferującym RNA (siRNA) oraz mikroRNA. „Odkryliśmy, że opracowany przez nasz zespół nanoprzełącznik DNA stanowi dynamiczną sondę pozwalającą na wykrywanie i porównywalną kwantyfikację procesu wewnątrzkomórkowego wyciszania białka NF-κB w czasie rzeczywistym, co wyeliminowało konieczność ekspresji genów reporterowych. Ten niezwykle prosty, szybki i funkcjonalny czujnik jest interesującą alternatywą dla standardowych technik barwienia opartych na przeciwciałach oraz wieloetapowych i wymagających użycia odczynników technologii wykorzystujących geny reporterowe”, wyjaśnia Cavalieri. Naukowcy opublikowali wyniki swoich badań w czasopiśmie „Nanoscale”.
Wielodyscyplinarna współpraca ponad granicami
Nanotechnologia stanowi podstawę wielu narzędzi, na których opiera się rozwój wielu dziedzin nauki i inżynierii, a jednocześnie sama nie jest jedną dziedziną – badacze działający na tym polu zajmują się różnymi obszarami nauki i aktywnie współpracują ze sobą, rozwijając obszar manipulacji materiałami na poziomie atomowym i molekularnym. W przypadkach, w których tego rodzaju odkrycia są wykorzystywane w medycynie, rezultaty są naprawdę interesujące i mogą w znaczący sposób przyczynić się do poprawy jakości naszego życia. Projekt NANO-SUPREMI zaoferował naukowcom na początku kariery oraz doświadczonym badaczom dostęp do wielodyscyplinarnych szkoleń w zakresie biologii molekularnej, optyki, obrazowania biologicznego, nanobiomateriałów i chemii bioanalitycznej. Ponadto członkowie zespołu zorganizowali sesje transferu wiedzy, wykorzystując w tym celu eksperymentalne metody szkoleniowe, serię warsztatów oraz seminaria w instytucjach badawczych i edukacyjnych na terenie Czech, Włoch, Australii, Brazylii, Kuby i Stanów Zjednoczonych.
Słowa kluczowe
NANO-SUPREMI, DNA, RNA, nanocząsteczki, leki, sygnalizacja wewnątrzkomórkowa, dostarczanie leku
