Исследование MIT: доставка РНК с помощью крошечных губчатых сфер.

Однако остается одна огромная проблема: найти способ эффективной доставки РНК.

В большинстве случаев короткая интерферирующая РНК (siRNA) - тип, используемый для РНК-интерференции, - быстро расщепляется внутри организма ферментами, которые защищают от заражения РНК-вирусами.

"Было настоящей проблемой попытаться разработать систему доставки, которая позволяет нам вводить siRNA, особенно если вы хотите нацелить ее на определенную часть тела", - говорит Пола Хаммонд, профессор инженерного факультета Массачусетского технологического института имени Дэвида Х. Коха.

Хаммонд и ее коллеги теперь разработали новое средство доставки, в котором РНК упакована в микросферы такой плотности, что они выдерживают разложение до тех пор, пока не достигнут места назначения. Новая система, описанная 26 февраля в журнале Nature Materials, подавляет экспрессию определенных генов так же эффективно, как существующие методы доставки, но с гораздо меньшей дозой частиц.

Такие частицы могут предложить новый способ лечения не только рака, но и любого другого хронического заболевания, вызванного "неправильно работающим геном", - говорит Хаммонд, который также является членом Института интегративных исследований рака имени Дэвида Х. Коха Массачусетского технологического института. "РНК-интерференция имеет огромные перспективы в отношении ряда заболеваний, одним из которых является рак, а также неврологических расстройств и иммунных нарушений", - говорит она.

Ведущим автором статьи является Джонг Бум Ли, бывший постдок в лаборатории Хаммонда. Постдок Джинки Хонг, доктор философии Дэниел Боннер '12 и доктор философии Чжиен Пун '11 также являются авторами статьи.

Генетическое нарушение

РНК-интерференция - это естественный процесс, открытый в 1998 году, который позволяет клеткам точно настраивать экспрессию своих генов. Генетическая информация обычно передается от ДНК в ядре к рибосомам, клеточным структурам, где производятся белки. siRNA связывается с РНК-мессенджером, которая несет эту генетическую информацию, уничтожая инструкции до того, как они достигнут рибосомы.

Ученые работают над множеством способов искусственного воспроизведения этого процесса для нацеливания на конкретные гены, включая упаковку миРНК в наночастицы, изготовленные из липидов или неорганических материалов, таких как золото. Хотя многие из них показали некоторый успех, одним из недостатков является то, что на эти носители трудно загрузить большое количество миРНК, поскольку короткие нити упаковываются неплотно.

Чтобы преодолеть это, команда Хаммонда решила упаковать РНК в виде одной длинной нити, которая могла бы свернуться в крошечную компактную сферу. Исследователи использовали метод синтеза РНК, известный как транскрипция по вращающемуся кругу, для получения чрезвычайно длинных нитей РНК, состоящих из повторяющейся последовательности из 21 нуклеотида. Эти сегменты разделены более коротким участком, который распознается ферментом Dicer, который измельчает РНК везде, где встречается с этой последовательностью.

По мере синтеза нити РНК она сворачивается в листы, которые затем самособираются в очень плотную, губчатую сферу. До полумиллиона копий одной и той же последовательности РНК могут быть упакованы в сферу диаметром всего два микрона. Как только сферы формируются, исследователи заворачивают их в слой положительно заряженного полимера, который заставляет сферы упаковываться еще плотнее (до 200 нанометров в диаметре), а также помогает им проникать в клетки.

После того, как сферы попадают в клетку, фермент Dicer измельчает РНК в определенных местах, высвобождая последовательности siRNA из 21 нуклеотида.

Нацеливание на опухоли

В статье Nature Materials исследователи протестировали свои сферы, запрограммировав их на доставку последовательностей РНК, которые отключают ген, вызывающий свечение опухолевых клеток у мышей. Они обнаружили, что могут достичь того же уровня подавления генов, что и обычная доставка наночастиц, но с примерно на одну тысячную больше частиц.

Микрощелки накапливаются в местах опухоли благодаря явлению, часто используемому для доставки наночастиц: кровеносные сосуды, окружающие опухоли, "протекают", что означает, что в них есть крошечные поры, через которые могут протискиваться очень мелкие частицы.

В будущих исследованиях исследователи планируют разработать микросферы, покрытые полимерами, которые специфически нацелены на опухолевые клетки или другие больные клетки. Они также работают над сферами, которые несут ДНК, для потенциального использования в генной терапии.