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新型纳米设备通过关闭耐药基因来打击耐药性

发布时间:2018-05-16

来自麻省理工学院的研究人员开发了一种新型纳米装置,该装置可以通过关闭耐药基因,然后释放针对解除手术的肿瘤的抗癌药物来击败耐药性。 / em

化疗通常首先使肿瘤缩小,但随着癌细胞对药物治疗产生抗药性,肿瘤可能恢复生长。由麻省理工学院研究人员开发的一种新型纳米器件可以帮助克服这个问题,首先阻断赋予耐药性的基因,然后对解除了武装的肿瘤发起新的化疗攻击。

该装置由嵌入水凝胶中的金纳米颗粒组成,可以注射或植入肿瘤部位,也可以更广泛地用于破坏癌症中涉及的任何基因。

“您可以定位任何遗传标记并提供药物,包括那些不一定涉及耐药途径的药物。这是一个双重治疗的通用平台,“麻省理工学院医学工程和科学研究所(IMES)的研究科学家Natalie Artzi说,哈佛医学院的助理教授和一篇论文的资深作者,该论文在Proceedings of the国家科学院3月2日那一周。

为了证明这种新方法的有效性,Artzi及其同事在植入了一种称为三阴性肿瘤的人类乳腺肿瘤的小鼠中进行了测试。这类肿瘤缺乏三种最常见的乳腺癌标记物 - 雌激素受体,孕激素受体和Her2 - 通常很难治疗。研究人员利用这种新设备阻断多药耐药蛋白1(MRP1)的基因,然后递送化疗药物5-氟尿嘧啶,两周后肿瘤缩小90%。

克服阻力

MRP1是许多可以帮助肿瘤细胞对化疗产生抗药性的基因之一。 MRP1编码可作为泵的蛋白质,从肿瘤细胞中消除癌症药物并使其无效。该泵用于5-氟尿嘧啶以外的多种药物,包括常用的癌症药物多柔比星。

IMES博士后和PNAS论文的第一作者JoãoConde说:“抗药性是癌症治疗的一个巨大障碍,化疗的原因在很多情况下并不是非常有效。”

为了克服这个问题,研究人员创建了涂有DNA链的金纳米颗粒,这些DNA链与MRP1信使RNA序列互补,这是将DNA指令传递给细胞其余部分的遗传物质片段。

研究人员称之为“纳米信号灯”的这些DNA链折回自身形成封闭的发夹结构。但是,当DNA在癌细胞内遇到正确的mRNA序列时,它展开并与mRNA结合,阻止其产生更多的MRP1蛋白分子。随着DNA展开,它还释放嵌入链中的5-氟尿嘧啶分子。然后这种药物攻击肿瘤细胞的DNA,因为MRP1不再将其泵出细胞。

图片:研究人员提供的资料

当这些事件中的每一个都发生时 - 感应MRP1蛋白并释放5-氟尿嘧啶 - 该装置发出不同波长的荧光,使研究人员能够观察细胞内发生的情况。因此,这些颗粒还可以用于诊断 - 具体来说,确定某种癌症相关基因是否在肿瘤细胞中被激活。

控制药物释放

DNA包被的金纳米颗粒被嵌入粘附凝胶中,该凝胶保留在原位并在植入后涂覆肿瘤。 Artzi说,这种颗粒的局部给药可以防止它们在全身给药时发生的降解,并且可以持续释放药物。

在他们的小鼠研究中,研究人员发现,颗粒可以使MRP1沉默长达两周,随着时间的推移药物持续释放,有效地收缩肿瘤。

研究人员说,这种方法可以适用于任何种类的针对癌症特定基因的药物或基因治疗。他们现在正在使用它来沉默刺激胃癌转移到肺部的基因。

“这是一项令人印象深刻的研究,利用材料科学,纳米技术,生物学和医学界面的专业知识来提高传统化疗药物的疗效,”哈佛医学院和布里格姆妇女医院副教授杰弗里卡普说,谁没有参与这项研究。 “希望这种方法能够在超过14天的研究中表现出来,并且可以转化为渴望获得新的和更有效的治疗方案的患者。”

研究生Nuria Oliva也是该论文的作者。这项研究由美国国家癌症研究所和玛丽·居里国际外向奖学金资助。“当我们对基因进行沉默时,细胞不再对这种药物产生抗药性,因此我们可以提供现在恢复其功效的药物,”康德说。 。

出版物:JoãoConde等人,“植入式水凝胶嵌入式深金纳米开关作为检测和克服癌症多药耐药性的超分子探针”,PNAS,2015; doi:10.1073 / pnas.1421229112

Anne Trafton

来源:麻省理工学院新闻