Наноразмерный генетический "запал" поможет обнаружить и лечить рак
В исследовании на мышах ученые из Университета Джонса Хопкинса и Университета Содружества Виргинии (VCU) показали, что генетические инструкции, помещенные в наночастицу, можно использовать как "запал" для активации генов, помогающих в обнаружении и лечении рака.
Этот "запал", называемый промотором (PEG-Prom), представляет собой последовательность химических "букв", которая взаимодействует с ДНК, чтобы включить активность гена. Промотор PEG-Prom, клонированный исследователем VCU Полом Фишером, активируется только внутри раковых клеток, но не в нормальных.
"Современные методы визуализации, такие как КТ и ПЭТ, показывают, что с пациентом что-то не так, но у нас нет точных инструментов, чтобы отличить рак от воспаления или инфекции", — говорит Мартин Помпер, профессор радиологии. — "Обычно после начала лечения требуется минимум месяц, чтобы существующие методы визуализации смогли оценить ответ на терапию".
Чтобы отличать раковые клетки от нормальных, ученые соединили промотор PEG-Prom с одним из двух генов:
- Геном, производящим люциферазу светлячка (вещество, заставляющее их светиться).
- Геном HSV1tk, который запускает химическую реакцию с радиоактивными метками внутри клетки, обнаруживаемую приборами визуализации.
Попав в раковую клетку, "запал" PEG-Prom активируется и включает либо ген люциферазы, либо ген HSV1tk.
Затем эту комбинацию (PEG-Prom/ген) поместили в наносферы — примерно в 50 000 раз меньше булавочной головки — и внутривенно ввели мышам с метастатическим раком молочной железы или меланомой.
Результаты, опубликованные 12 декабря в онлайн-версии Nature Medicine, показали 30-кратную разницу в идентификации раковых клеток, содержащих люциферазу, и нормальных клеток, которые ее не содержали. Аналогичные результаты наблюдались для раковых клеток, заполненных радиоактивными метками.
"Эта техника визуализации потенциально может дополнить существующие инструменты, обеспечивая большую специфичность в идентификации проблемы", — говорит Помпер.
По его словам, метод, вероятно, можно применять при любом типе рака. Использованные в исследовании наночастицы и ген HSV1tk ранее уже тестировались в клинических исследованиях, не связанных с работой команды Помпера.
Помимо диагностики и мониторинга, эту технику можно адаптировать для доставки терапии прямо в сердцевину раковых клеток. Один из подходов — использовать радиоактивные изотопы, чтобы сделать раковые клетки радиоактивными изнутри, вместо внешнего облучения пациента.
Однако Помпер отмечает, что такой метод будет ограничен в обнаружении опухолей размером 2 миллиметра и более (миллионы клеток), поскольку современные устройства визуализации не могут обнаружить ничего меньшего. Также определенные дозы наночастиц могут быть токсичными, поэтому его команда проводит тесты для поиска оптимальной наночастицы.