DNA-Origami adressiert multiresistente Krebszellen

By | 27 November 2018

Ein DNA-Tool, das Gentherapie mit Chemotherapie kombiniert, könnte eine vielversprechende neue Möglichkeit sein, multiresistente Krebszellen zu besiegen.

Neue Forschungsergebnisse zeigen, wie eine angepasste DNA-Nanostruktur Krebsmedikamente selektiv verabreichen kann.

Neue Forschungsergebnisse zeigen, wie eine angepasste DNA-Nanostruktur Krebsmedikamente selektiv verabreichen kann.

Das Tool ist eine "adaptierte DNA-Nanoplattform", mit der Chemotherapeutika gezielt zu Krebszellen transportiert und gleichzeitig die Arzneimittelresistenzgene des Medikaments zum Schweigen gebracht werden können.

Die Technik stammt von Wissenschaftlern des Nationalen Zentrums für Nanowissenschaften und Technologie in Peking, China.

In einem kürzlich erschienenen Artikel in der internationalen Ausgabe der Angewandten Chemie wird detailliert beschrieben, wie das Team die DNA-Nanoplattformen entwickelt und getestet hat.

Pharmakologische Behandlungen haben die Überlebensraten und die Lebensqualität von Krebspatienten signifikant verbessert.

Es gibt jedoch viele Fälle, in denen der Krebs zunächst gut auf die Behandlung anspricht, dann aber aufgrund von Arzneimittelresistenzen zurückfällt oder zurückkehrt.

Medikamentenausfluss

Wissenschaftler haben mehrere zelluläre Mechanismen identifiziert, die eine Arzneimittelresistenz bei Krebs ermöglichen oder fördern.

Eines davon ist der "Drug Outflow", ein Prozess, bei dem Transportproteine ​​Medikamente durch ihre Membranen aus dem Zellkörper pumpen. Die Effluxmechanismen existieren "in allen lebenden Zellen", nicht nur in Krebszellen.

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Beispielsweise haben Zellen in den Darmwänden eine große Menge an Transportproteinen, die Medikamente und andere schädliche Substanzen in den Verdauungstrakt pumpen.

Dank umfangreicher Forschungen wissen die Wissenschaftler nun viel über die Rolle von Abflussmechanismen und Transportproteinen bei der Entwicklung von Arzneimittelresistenzen bei Krebs.

Eines der ersten Transporterproteine, die sie identifizierten, war eines, das vom 1-Multiresistenzgen (MDR1) kodiert wird.

Studien haben auch gezeigt, dass bei Krebs in bestimmten Organen das Gewebe beginnt, MDR1 stärker zu exprimieren.

Insbesondere eine Studie ergab, dass die Behandlung mit dem wirksamen Krebsmedikament Doxorubicin die Expression von MDR1 in Krebszellen, jedoch nicht in gesunden Lungenzellen signifikant erhöhte.

Zellorientierung und Gen-Silencing

Daher kann ein Medikament zwar sehr gut Krebszellen abtöten, aber wenn sich die Zellen verbessern, um sie auszutreiben, ist das Medikament möglicherweise nicht lange genug in der Zelle, damit es wirksam wird.

Um dieses Problem anzugehen, arbeiten Krebsforscher an Möglichkeiten, die Gene zu deaktivieren, die den Fluss von Arzneimitteln in Tumorzellen steuern.

Ein Ansatz zum Abschalten der Abflusspumpen ist eine Gen-Silencing-Technik, die als RNA-Interferenz (RNAi) bezeichnet wird. Hierbei werden Moleküle verwendet, die als RNA-Transkriptionstemplates bezeichnet werden, um die Genexpression in Zellen zu stören.

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Damit die Behandlung jedoch wirksam ist, müssen RNA-Transkriptionsmatrizen in den Zellkörper oder das Zytoplasma freigesetzt werden. Zweitens muss dies gleichzeitig mit der Verabreichung des Arzneimittels geschehen, das die Zellen zerstört. Und drittens müssen gesunde Zellen intakt bleiben.

Die neue DNA-Nanoplattform erfüllt alle drei Anforderungen: Sie zielt gezielt auf Krebszellen ab, schickt das Krebsmedikament in die Zelle und deaktiviert die Gene, die die Abflusspumpen antreiben, damit das Medikament Zeit zum Arbeiten hat.

Das Team verwendete "DNA-Origami" -Techniken, um eine Plattform zu erstellen, die alle erforderlichen Komponenten enthält, damit diese Dinge geschehen.

Mit dem etablierten Ansatz können Wissenschaftler DNA-Plattformen erstellen, die einfache und komplizierte Molekülformen umfassen, die klein genug sind, um auf zellulärer Ebene zu arbeiten.

In diesem Fall erstellte das Team eine einfache Struktur, die sich zu einer dreieckigen DNA-Nanoplattform zusammensetzt. Die Plattform verfügt über mehrere Standorte, an denen mehrere "Funktionseinheiten" zusammengeschlossen werden können.

"Neue Strategie für multiresistente Tumoren"

Die Forscher testeten die Fähigkeit der DNA-Plattform, RNA- und Doxorubicin-Transkriptionsmatrizen, das Chemotherapeutikum, selektiv zu verabreichen, zunächst in Zellkulturen und dann in Mäusen mit multiresistenten Tumoren.

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Sie verwendeten "zwei kleine und lineare Haarnadel-RNA-Transkriptions-Templates". Einer von ihnen befasste sich mit der Stummschaltung von Genen und der andere mit der Erkennung und Insertion von Zellen.

Die Ergebnisse zeigten, dass die "personalisierte DNA-Plattform" sowohl bei der selektiven Abgabe als auch bei der Freigabe der beiden Artikel sehr effektiv war. Dies führte auch zu einer hochselektiven Tumorsterblichkeitsrate.

Das Team sagt, dass die Studie demonstriert, wie eine Nanostruktur geschaffen werden kann, die Krebszellen selektiv chemotherapiert und gleichzeitig die Arzneimittelresistenz unterdrückt, indem Gene zum Schweigen gebracht werden, ohne gesundes Gewebe zu schädigen.

Sie schlagen vor, dass es auch möglich sein sollte, die DNA-Plattformen für den Einsatz in einer Reihe von Behandlungen anzupassen, indem die Ziele, die Nutzlast und die Bereitstellungsstrategien geändert werden.

Die Autoren schließen daraus:

"Diese personalisierte DNA-Nanoplattform, die RNAi-Therapie und Chemotherapie kombiniert, bietet eine neue Strategie für die Behandlung von multiresistenten Tumoren."


[Titel erweitern = »Referenzen«]

  1. Eine maßgeschneiderte DNA-Nanoplattform für die RNAi / synergistische Chemotherapie von multiresistenten Tumoren https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201809452
  2. Arzneimittelresistenz bei Krebs: ein Überblick https://www.mdpi.com/2072-6694/6/3/1769
  3. Chemotherapieresistente abflussvermittelte Pumpe https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3573517/

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Autor: Dr. Lizbeth

Dr. Lizbeth Blair ist Absolventin der medizinischen Fakultät und Anästhesistin. Sie wurde an der Universität der Medizinischen Fakultät der Philippinen ausgebildet. Sie hat auch einen Abschluss in Zoologie und einen Bachelor of Nursing. Sie war mehrere Jahre in einem Regierungskrankenhaus als Ausbildungsbeauftragte für das Anästhesie-Residency-Programm tätig und verbrachte Jahre in privater Praxis in diesem Fachgebiet. Er absolvierte eine Ausbildung in klinischer Studienforschung am Clinical Trials Center in Kalifornien. Sie ist eine erfahrene Inhaltsforscherin und Autorin, die gerne medizinische und gesundheitsbezogene Artikel, Zeitschriftenrezensionen, E-Books und mehr schreibt.

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