NUS mokslininkai kuria DNR brūkšniniu kodu pažymėtas nanodaleles tikslinei vėžio terapijai

NUS mokslininkai kuria DNR brūkšniniu kodu pažymėtas nanodaleles tikslinei vėžio terapijai

Singapūro nacionalinio universiteto (NUS) mokslininkų komanda sukūrė naują metodą, skirtą vėžio gydymo tikslumui pagerinti naudojant aukso nanodaleles, pažymėtas DNR brūkšniniais kodais.

Asistentas Andy Tay iš Dizaino ir inžinerijos koledžo Biomedicininės inžinerijos katedros ir NUS Sveikatos inovacijų ir technologijų instituto vadovaujamas tyrimas rodo naviko ląstelių kaitinimą fototerminės terapijos metu. Šie rezultatai atskleidė skirtingas naviko ląstelių pirmenybes tam tikroms nanodalelių konfigūracijoms, kurios galėtų leisti sukurti asmeninius vėžio gydymo būdus, kurie yra saugesni ir veiksmingesni.

Nauja komandos technika, atskleista publikuotame dokumentePažangios funkcinės medžiagos2024 m. lapkričio 24 d. leidžia atlikti didelio našumo nanodalelių formų, dydžių ir pokyčių atranką, sumažinant susijusias atrankos išlaidas. Be vėžio gydymo, šis metodas turi platesnį terapinį pritaikymą, įskaitant RNR tiekimą ir ligos taikymą specifiniu organo lygiu.

Svarbu dydis ir forma

Auksas yra daugiau nei tik blingas. Kai aukso nanodalelės sumažinamos iki maždaug tūkstantosios žmogaus plauko pločio, jos šviečia kaip terapinės priemonės vėžio gydymui. Pavyzdžiui, tauriojo metalo pleistrai naudojami fototerminėje terapijoje, kai dalelės, patekusios į naviko vietą, tam tikrus šviesos bangos ilgius paverčia šiluma, naikindamos aplinkines vėžines ląsteles. Aukso nanodalelės taip pat gali tarnauti kaip vaistų pasiuntiniai, kad vaistai būtų tiekiami tiesiai į konkrečias naviko vietas.

Tačiau, kad šios auksinės nanodalelės veiktų, jos pirmiausia turi sėkmingai patekti į tikslines vietas. Pagalvokite apie tai kaip apie pristatymo asmenį, turintį specialų raktą – jei raktas netilps prie spynos, pakuotė nepraeis. “

Docentas Andy Tay, NUS Dizaino ir inžinerijos koledžo Biomedicininės inžinerijos katedra ir Sveikatos inovacijų ir technologijų institutas

Norint pasiekti šį tikslumo lygį, reikia rasti tinkamą nanodalelių dizainą – jo forma, dydis ir paviršiaus savybės turi atitikti tikslinių ląstelių pageidavimus. Tačiau esami atrankos metodai, skirti nustatyti optimalų dizainą, yra tarsi adatų paieška šieno kupetoje. Be to, šie metodai dažnai nepaiso skirtingų naviko ląstelių tipų, nuo imuninių iki endotelio iki vėžio ląstelių.

Norėdami išspręsti šiuos iššūkius, NUS mokslininkai kreipėsi į DNR brūkšninį kodavimą. Kiekviena nanodalelė pažymėta unikalia DNR seka, kuri leido tyrėjams pažymėti ir sekti individualius dizainus, panašiai kaip siuntimo sistemoje registruojant siuntimui paštu paruoštą pakuotę. Svarbu tai, kad šie brūkšniniai kodai leido komandai vienu metu stebėti kelis nanodalelių dizainus in vivo, nes jų sekas buvo galima lengvai išgauti ir analizuoti, kad būtų galima tiksliai nustatyti nanodalelių vietas kūne.

„Naudojome tiolio funkcionalizavimą, kad saugiai pritvirtintume DNR brūkšninius kodus prie aukso nanodalelių paviršiaus. Tai užtikrina komandos darbą.

Norėdami tai įrodyti, mokslininkai pristatė šešių skirtingų formų ir dydžių nanodaleles, kuriose buvo stebimas jų pasiskirstymas ir įsisavinimas skirtingų tipų ląstelėse. Jie nustatė, kad, nepaisant prasto įsisavinimo ląstelių kultūros tyrimuose, apvalios nanodalelės puikiai tinka navikams ikiklinikiniuose modeliuose, nes buvo mažesnė tikimybė, kad imuninė sistema jas išvalys. Kita vertus, trikampės nanodalelės atsirado atlikus tiek in vitro, tiek in vivo bandymus, todėl jų ląstelė pasisavinama dideliu mastu ir stiprios fototerminės savybės.

Kad vėžio gydymas būtų saugesnis

Grupės darbas apšviečia nanodalelių sąveiką biologinėse sistemose ir poreikį panaikinti in vitro ir in vivo radinių neatitikimus, kaip rodo apvalios aukso nanodalelės, kurias atskleidė apvalios aukso nanodalelės. Šios išvados galėtų padėti kurti formą keičiančias nanodaleles arba tarpinius dizainus, pritaikytus įvairiems vaistų tiekimo etapams optimizuoti.

Be to, tyrimas atskleidžia neišnaudotą potencialą ištirti nanodalelių formas už sferų, kurios dominuoja JAV maisto ir vaistų administracijos patvirtintose srityse. Mokslininkų DNR brūkšninio kodavimo metodas taip pat galėtų būti taikomas kitoms neorganinėms nanodalelėms, tokioms kaip geležis ir silicio dioksidas in vivo, išplėsdamas vaistų tiekimo ir tikslios medicinos taikymo sritį.

Žvelgdami į ateitį, mokslininkai plečia savo nanodalelių biblioteką 30 konstrukcijų, kad nustatytų kandidatus, kurie gali nukreipti į tarpląstelinius organelius. Tada tikrinamas tinkamų jų veiksmingumas genų slopinimo ir fototerminės krūties vėžio terapijos srityse. Asst Prof Tay taip pat pasidalijo, kad išvados gali žymiai pagerinti mūsų supratimą apie RNR biologiją ir RNR pristatymo metodų, kurie vis dažniau taikomi terapijoje įvairioms ligoms gydyti, pažangą.

„Mes išsprendėme pagrindinį vėžio gydymo iššūkį – pateikėme vaistus, skirtus būtent vėžiniams audiniams, kurių efektyvumas būtų didesnis“, – sakė docentas Tay. "Esamų nanodalelių pagrindu pagamintų vaistų Achilo kulnas yra prielaida, kad jie vienodai tiekiami visuose organuose, tačiau realybė yra tokia, kad skirtingi organai reaguoja skirtingai. Sukūrus optimalios formos nanodaleles, skirtas konkrečiai organo taikymui, pagerėja vėžio nanoterapijos saugumas ir veiksmingumas vėžio gydymui - ir ne tik."

Šaltiniai: