"DNA origami" affronta le cellule tumorali multiresistenti
Uno strumento per il DNA che combina la terapia genica con la chemioterapia potrebbe essere un nuovo modo promettente per sconfiggere le cellule tumorali multiresistenti.
Lo strumento è una "nanoplatforma di DNA su misura" che può trasportare farmaci chemioterapici nelle cellule tumorali mirate, silenziando anche i geni di resistenza ai farmaci delle cellule.
La tecnica è opera degli scienziati del National Center for Nanoscience and Technology di Pechino, in Cina.
Un recente articolo sulla rivista Angewandte Chemie International Edition fornisce un resoconto dettagliato di come il team ha sviluppato e testato le nanoplatforme di DNA.
I trattamenti farmacologici hanno migliorato significativamente i tassi di sopravvivenza e la qualità della vita delle persone affette da cancro.
Tuttavia, ci sono molti casi in cui il cancro all'inizio risponde bene al trattamento, ma poi ricade o si ripresenta a causa della resistenza ai farmaci.
Efflusso di farmaci
Gli scienziati hanno identificato diversi meccanismi cellulari che abilitano o promuovono la resistenza ai farmaci nel cancro.
Uno di questi è l '"efflusso di farmaci", un processo in cui le proteine trasportatrici pompano i farmaci fuori dal corpo cellulare attraverso le sue membrane. I meccanismi di efflusso esistono "in tutte le cellule viventi", non solo nelle cellule cancerose.
Ad esempio, le cellule nelle pareti dell'intestino hanno un'abbondanza di proteine trasportatrici che pompano farmaci e altri agenti nocivi verso il tratto digestivo.
Grazie a ricerche approfondite, gli scienziati ora sanno molto sul ruolo dei meccanismi di efflusso e delle proteine trasportatrici nello sviluppo della resistenza ai farmaci nel cancro.
Una delle prime proteine trasportatrici che hanno identificato era quella codificata dal Multi-Drug Resistance Gene 1 (MDR1).
Gli studi hanno anche rivelato che quando alcuni organi diventano cancerogeni, i loro tessuti iniziano a esprimersi MDR1 più fortemente.
Uno studio, in particolare, ha scoperto che il trattamento con il potente farmaco antitumorale doxorubicina ha notevolmente aumentato l'espressione di MDR1 nelle cellule cancerose ma non nelle cellule sane del polmone.
Targeting cellulare e silenziamento genico
Pertanto, mentre un farmaco può essere molto efficace nell'uccidere le cellule tumorali, se le cellule migliorano nell'espellerlo, alla fine, il farmaco non rimarrà all'interno della cellula abbastanza a lungo da avere effetto.
Per affrontare questo problema, i ricercatori sul cancro stanno lavorando a modi per spegnere i geni che guidano l'efflusso di farmaci nelle cellule tumorali.
Un approccio per spegnere le pompe di efflusso è una tecnica di silenziamento genico chiamata interferenza dell'RNA (RNAi). Questo utilizza molecole chiamate modelli di trascrizione dell'RNA per interferire con l'espressione genica nelle cellule.
Tuttavia, affinché il trattamento sia efficace, i modelli di trascrizione dell'RNA devono essere rilasciati all'interno del corpo cellulare o citoplasma. In secondo luogo, ciò deve avvenire contemporaneamente alla somministrazione del farmaco che uccide le cellule. In terzo luogo, le cellule sane devono rimanere intatte.
La nuova nanoplatform di DNA soddisfa tutti e tre i requisiti: si rivolge specificamente alle cellule tumorali, fornisce il farmaco antitumorale al loro interno e spegne i geni che guidano le loro pompe di efflusso per dare al farmaco il tempo di agire.
Il team ha utilizzato le tecniche di "DNA origami" per creare una piattaforma che include tutti i componenti necessari affinché queste cose accadano.
Utilizzando l'approccio consolidato, gli scienziati possono creare piattaforme di DNA comprendenti forme molecolari semplici e complicate che sono abbastanza piccole da funzionare a livello cellulare.
In questo caso, il team ha realizzato una struttura semplice che si autoassembla in una nanoplatform di DNA triangolare. La piattaforma ha diversi siti che possono legarsi a varie "unità funzionali".
"Nuova strategia per i tumori multiresistenti"
I ricercatori hanno testato la capacità della piattaforma DNA di fornire selettivamente modelli di trascrizione dell'RNA e il farmaco chemioterapico doxorubicina prima in colture cellulari e poi nei topi con tumori multiresistenti.
Hanno utilizzato "due modelli di trascrizione lineare di RNA a forcina piccola". Uno di questi si è occupato del silenziamento genico e l'altro si è occupato del riconoscimento e dell'inserimento cellulare.
I risultati hanno mostrato che la "piattaforma DNA su misura" era molto efficace sia nella consegna selettiva che nel rilascio dei due elementi. Ciò ha comportato anche un tasso di uccisione del tumore altamente selettivo.
Il team afferma che lo studio dimostra come creare una nanostruttura che fornisce la chemioterapia selettivamente alle cellule tumorali, sopprimendo anche la resistenza ai farmaci utilizzando il silenziamento genico senza danneggiare i tessuti sani.
Suggeriscono che dovrebbe anche essere possibile adattare le piattaforme del DNA per l'uso in una gamma di trattamenti alterando gli obiettivi, i carichi utili e le strategie di consegna.
Gli autori concludono:
"Questa nanoplatforma di DNA su misura, che combina la terapia con RNAi e la chemioterapia, fornisce una nuova strategia per il trattamento dei tumori multiresistenti".
