Наночастицы для генной терапии
19 октября, 2011 год
613
«Я работала над выделением ДНК аденовируса, и у меня возникли проблемы с ее использованием», - говорит Савицки. «Вирусы могут вызывать опасный для организма иммунный ответ, который может оказаться смертельным»
Прочитав статью о наночастицах, Савицки связалась с инженером-химиком Лангером, чтобы узнать о запуске проекта по генной терапии с использованием наночастиц. «Я решила, что они могут оказаться очень полезными для того, чем я занимаюсь», - вспоминает она. Результат сотрудничества привел к многообещающему методу лечения рака яичников, одной из самых страшных форм рака. Этим летом обе лаборатории сообщили о разработке методов доставки генов с помощью наночастиц, которые были с успехом испытаны на мышах.
Наночастицы из биоразлагаемых полимеров дают шанс преодолеть одно из самых больших препятствий в реализации возможностей генной терапии. Вирусы, переносящие гены в организм, могут создавать угрозу для пациента. Частицы, созданные в лаборатории Лангера, могут поспорить с вирусами по эффективности доставки ДНК.
«Чтобы подтвердить безопасность наночастиц для организма, необходимы дополнительные исследования. Но так как наши частицы синтетические, шансов на то, что они вызовут опасный иммунный ответ, значительно меньше», - говорит Дэниел Андерсон (Daniel Anderson), сотрудник лаборатории Лангера.
Искусственный вирус
В США на настоящий момент проводится около 1000 клинических испытаний методов генной терапии для лечения таких болезней как рак, сердечно-сосудистые заболевания и неврологические расстройства. Однако ни один из них пока не утвержден.
Применение вирусов, наиболее часто используемых переносчиков генов, логически оправдано, так как они существуют за счет внедрения своей ДНК в клетки организма-хозяина. Но после смерти в 1999 году студента, принимавшего участия в генетических исследованиях в университете Пенсильвании, некоторые исследователи обратили свое внимание на другие средства доставки.
Андерсон начал работать в проекте лаборатории Лангера около 10 лет назад, вскоре после защиты докторской диссертации, посвященной репарации бактериальной ДНК. Хотя он считал тему своей диссертации «интересной с научной точки зрения», ему хотелось посмотреть, можно ли использовать его результаты непосредственно в медицине. Для получения длинных цепочек биоразлагаемого полимерного материала, известного как поли-бэта-аминоэфиры, он привлек к своей работе химика Дэвида Линна, докторанта из лаборатории Лангера, ныне профессора в университете Висконсина.
Если такие синтетические полимеры связаны с ДНК, они спонтанно формируют наночастицы. Таким образом, комплекс полимер-ДНК может использоваться как искусственный вирус, способный доставлять функциональную ДНК при введении в ткань-мишень.
Существует бесконечное множество вариантов последовательностей для таких полимеров, и небольшие изменения могут сделать полимер более или менее эффективным для доставки ДНК. Андерсон и другие сотрудники лаборатории Лангера разработали метод автоматизированного получения большого числа наночастиц с небольшими вариациями и технику отбора наиболее эффективных из них.
«Вместо того чтобы сделать один совершенный полимер, мы сделали тысячи», - говорит Андерсон. «Это увеличивает вероятность того, что ученые найдут наночастицу, способную сделать именно то, что им нужно».
«Если за шесть месяцев вы можете проверить только один-два варианта, это займет массу времени. Но если проверять десятки тысяч, ваш шанс на успех значительно увеличивается», - говорит Лангер.
Увеличивая эффективность
«Недостатком не-вирусных переносчиков генов является то, что они не могут так эффективно, как вирусы, интегрировать свою ДНК в геном клетки-мишени», - говорит Лиф Хуан (Leaf Huang), профессор университета Северной Каролины. Однако за последние несколько лет благодаря разработкам Лангера и других ученых удалось увеличить их эффективность на несколько порядков.
«Сейчас не-вирусные переносчики в некоторых случаях сопоставимы по эффективности с вирусными», - говорит Хуан, чье исследование посвящено методам доставки генов, окруженных липидной мембраной. «За десять лет мы проделали большой путь в этом направлении».
«Как вирусные, так и не-вирусные методы могут стать безопасными и полезными», - говорит исследователь в области генной терапии Кэтрин Хай (Katherine High), член группы, которая недавно использовала вирусную генную терапию для частичного восстановления зрения у детей, страдающих врожденным заболеванием сетчатки.
«Это был долгий путь, - говорит Хай, профессор Медицинской школы университета Пенсильвании, - но за последние 20 лет ученые достигли большого прогресса в вопросах безопасности вирусных средств доставки».
Метод лечения рака яичников, разработанный в MIT и Lankenau Institute, показал свою эффективность на животных, но еще не готов для клинических испытаний. Они могут начаться через год или два, говорит Андерсон. Пока же он и ученые из лаборатории Лангера изучают другие возможности использования своих наночастиц. В прошлом месяце исследователи сообщили об использовании наночастиц для увеличения способности стволовых клеток к регенерации сосудистой ткани после введения в них генов, кодирующих факторы роста.
«Мы добились успеха в области доставки генов с помощью наночастиц и надеемся, что они могут стать безопасным методом модификации стволовых клеток», - говорит Андерсон.
Источник: www.lana.alpe.ru