Forscher entwickeln ‚Huckepack‘ – Methode zu verbessern drug delivery-RNA-Therapeutika

Forscher entwickeln ‚Huckepack‘ – Methode zu verbessern drug delivery-RNA-Therapeutika

2020-05-02

Eine Gruppe von Forschern von der Universität von Toronto Engineering und SickKids Hospital haben eine neue Methode entwickelt, um zu liefern Moleküle, die spezifische Gene innerhalb der Zellen. Ihre Plattform, die nutzt eine modifizierte form der Diphterie-toxin, hat sich gezeigt, herunterregulieren kritischen Gene in Krebszellen, und könnte verwendet werden, für andere genetische Erkrankungen.

Das team, geführt von den Professoren Molly Shoichet und Roman Melnyk von SickKids Hospital, fand inspiration aus einer unerwarteten Quelle: Diphtherie-toxin.

„Eine große Herausforderung im Bereich des drug-delivery ist in den meisten therapeutischen Fahrzeuge nicht entkommen kann, die das saure Milieu der endosomen, sobald Sie in die Zelle“, sagt Shoichet, der entsprechende Autor dieser Forschung. „Die Diphtherie-toxin-Plattform als lieferfahrzeug effektiv löst das.“

Die Wissenschaftler suchen, um Platz Moleküle innerhalb der Zellen, haben eine Reihe von bestehenden tools, zum von zu wählen, aber die meisten leiden unter dem gleichen Nachteil—während das Molekül wird im inneren der Zelle, Sie bleibt gefangen in einer Art Blase genannt endosomen. Wenn das Ziel ist die Bereitstellung von Therapeutika, wird die Interaktion mit der zellulären DNA, die aus den endosomen ist von entscheidender Bedeutung.

Als natürlicher Abwehrmechanismus, Bakterien wie Corynebacterium diptheriae produziert ein protein-based-toxin, das in den umliegenden Zellen, schließlich zu töten. Kritisch, dieses toxin ist bekannt, in der Lage, Flucht aus endosomen, die führte zu die Idee des re-engineering als eine delivery-Plattform.

Melnyk ‚ s lab ist spezialisiert auf bakterielle Toxine und erfand eine ungiftige version des Diphtherie-toxin (bekannt als abgeschwächte Diphterie-toxin). Dieses neue Molekül hat die Fähigkeit, in die Zellen einzudringen und effizient Flucht der endosomen—und damit zeichnet sich als eine Lieferung Fahrzeug ohne die toxische Wirkung von Diphtherie-toxin.

Um zu beweisen, dass das Konzept funktionieren würde, haben die Forscher das system zu liefern Moleküle, die Sie glaubten, wäre wirksam gegen das Glioblastom, eine form von Hirntumor.

„Das Glioblastom ist ein höchst invasive Erkrankungen und Patienten haben eine sehr kurze Lebenserwartung nach Erstdiagnose.“, erklärt Shoichet, „das wollen Wir ändern und haben deshalb verfolgt die Lieferung von gen-Therapeutika zur Behandlung von glioblastomen.“

Die Gruppe erstmals gezielt Glioblastom neuronalen Stammzellen, die gedacht werden, um resistent gegen Chemotherapeutika. Insbesondere die Forscher konzentrierten sich auf die Bereitstellung von silencing RNA (siRNA) gegen zwei Gene: integrin beta 1 (ITGB1), die im Zusammenhang mit der sehr invasive Natur der Glioblastom (und andere Krebsarten), und eukaryotic translation initiation factor 3 subunit b (eIF-3b), die ein wesentlicher überleben-gen. Durch den Wegfall dieser invasiven Eigenschaft, die Forscher einschränken könnten Fortschreiten von Krankheiten wie Krebs.

„ITGB1 beteiligt ist, in der Krebs-Zelle, der migration, der dazu beiträgt, Glioblastom-invasion in gesundes Hirngewebe“, sagt Laura Smith, senior Ph. D. student an der Publikation, „Wir verwendeten eine innovative 3-dimensional culture system deutlich zu reduzieren cell invasion nach Behandlung mit unserer siRNA-abgeschwächt diptheria toxin-system, was darauf hindeutet, dass es möglicherweise wirksam bei der Verlangsamung des Krankheitsverlaufs.“

Zu zeigen, die Breite der Plattform, die Forscher lieferten auch eine andere Nukleinsäure-Sequenz, die umhaut eIF-3b, beteiligt sich an der „survival-pathway“ der Krebszellen.

„Wir behandelten Sie die Zellen mit den abgeschwächt Diphtherie-toxin-siRNA gegen eIF-3b und beobachtete down-regulation auf genetischer und phänotypischer Ebene.“, sagt Amy E. Arnold, ein Aktuelles Ph. D. Absolvent der Shoichet-Labor und ersten Autor auf diesem Papier.

Die Gruppe plant, auf die Verwendung dieses Fahrzeuges zur Behandlung von anderen Krankheiten in der Zukunft.