Лечения рака. Нано капсулы доставили генную терапию в мозг и продлили жизнь мышей с раком

Нано капсулы доставили генную терапию в мозг и продлили жизнь мышей с раком

Китайские ученые разработали уникальные нано капсулы для неинвазивной доставки в мозг и нацеливания на опухолевые клетки лекарств. На мышах они продемонстрировали эффективную и безопасную стратегию генной терапии глиобластомы — наиболее распространенной агрессивной формы опухоли мозга. О том, как удалось обойти гематоэнцефалический барьер и попасть точно в опухоль, сообщили в журнале Science Advances.

Изображение мультиформной глиобластомы человека-злокачественной опухоли мозга. Brandner / Wikimedia Commons

Что такое гематоэнцефалический барьер и как он мешает при лечении?

Одной из преград для лечения глиобластомы является гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) – защитный механизм, который предохраняет мозг от попадания нежелательных веществ из крови и микроорганизмов, а также противораковых препаратов. Одним из методов обойти его является прямая инъекция лекарств в ткань мозга, но это несет угрозу ее повреждения. Другим способом является доставка к тканям системы редактирования генов CRISPR/Cas9 вирусными векторами (лентовірусами и аденоасоційованими вирусами), которые вводятся в кровоток. CRISPR/Cas9 является инструментом добавления, удаления или изменения генетического материала внутри клетки. Эта технология имеет большие перспективы для лечения некоторых заболеваний. Это довольно точный метод редактирования генов, но пока он не подходит для использования в мозге из-за беспокойства относительно повышения риска нежелательных генетических мутаций и иммуногенности. Кроме того, метод сложно масштабировать до серийного производства. С другой стороны, существующие невирусные системы доставки ограничены из-за низкой эффективности нагрузки, плохого таргетинга и рисков нейровоспаления. Также Эти методы серьезно ограничены в проникновении сквозь ГЭБ. Поэтому важно разработать безопасную и эффективную неинвазивную доставку комплексов CRISPR / Cas9, которая могла бы преодолеть ГЭБ. Исследователи из Объединенного центра биомедицинских инноваций Univesitets Хэнань и Макуори разработали новую платформу доставки системы CRISPR / Cas9, которая удовлетворяет этим критериям.

Как удалось решить проблему прохождения ГЭБ?

Ученые разработали крошечные биоразлагаемые нано капсулы размером всего 30 нанометров, что позволяет им легко проходить через барьер. Нано капсулы состоят из полимерной нетоксично оболочки с почти нейтральным поверхностным зарядом. Это защищает груз от деградации и способствует его стабильности в крови, обеспечивая целостность в течение длительного путешествия кровотоком на пути к мозгу. Капсулу почти на 100 процентов можно нагрузить лекарственным средством, которое высвобождается при достижении опухоли. На этот раз использовали систему CRISPR/Cas9, нацеленную на ген PL1, который играет ключевую роль в развитии новых клеток и чрезмерно экспрессируется при глиобластоме.

Какие результаты показали нано капсулы?

Способность нанокапсул пересекать ГЭБ оценили на мышах с глиобластомой, получивших внутривенную инъекцию. Результаты показали, что у животных, которым дали разработанные нано капсулы, подавился рост опухоли без заметного снижения массы тела, и они в среднем жили 68 дней. Зато мыши контрольных групп, которым давали нанокапсулы не нацелены на конкретный ген или физиологический раствор, быстро теряли вес в результате быстрой пролиферации опухолей и прожили лишь 24 дня или меньше. Важно, что лечение не повлекло серьезных побочных эффектов, в том, исследователи заметили незначительное поражение генов в участках опухолевой ткани с частотой мутаций ниже 0,5 процента.

В дальнейшем ученые собираются улучшить нано капсулы учитывая то, что опухоли мозга имеют сложный патогенез и изменение одного гена вряд ли сможет полностью уничтожить опухоль. Поэтому следующим шагом будет нацеливании на несколько генов для достижения более эффективного лечения опухоли мозга.

Эффективность редактирования генома НАНОКАПСУЛОЙ CRISPR-Cas9 у мышей в течение 18 дней наблюдения, до снижения интенсивности сигнала биолюминесценции свидетельствует о значительном угнетении роста опухоли. Слева: после получения нано капсулы с физраствором. Посередине: те, кто получил нано капсулы с геном PLK1. Справа: те, кто получил нано капсулы не нацелены на конкретный ген.