Znajdź zawartość

Jak doprowadzić krótkie nici RNA do określonych komórek? Naukowcy z Georgia Institute of Technology i Emory University opisali właśnie metodę enkapsulacji fragmentów kwasu rybonukleinowego w nanocząstkach tioketonowych. Dzięki temu można było doustnie dostarczyć materiał genetyczny do odpowiednich rejonów przewodu pokarmowego zwierząt z nieswoistymi zapaleniami jelit. Nanocząstki tioketonowe, które zaprojektowaliśmy, są stabilne zarówno w kwasach, jak i zasadach, a ulegają rozkładowi wyłącznie w obecności reaktywnych form tlenu [ang. reactive oxygen species, ROS]. Te ostatnie występują w obrębie objętej stanem zapalnym tkanki układu pokarmowego – tłumaczy prof. Niren Murthy. Nanocząstki tioketonowe osłaniają cząsteczki krótkiego interferującego RNA (ang. short interfering RNA - siRNA) przed trudnymi warunkami panującymi w jelicie i kierują je bezpośrednio w miejsca rozwoju stanu zapalnego. Jak wyjaśniają Amerykanie, takie zlokalizowane podejście jest konieczne, ponieważ wstrzyknięte układowo siRNA mogą powodować poważne skutki uboczne. Jak napisano w artykule zamieszczonym w internetowym wydaniu pisma Nature Materials, nanocząstki uzyskuje się z nowego polimeru PPADT; jego nazwa chemiczna to poli-(1,4-fenylenoaceton dimetyleno tioketon). Dzięki wysiłkom inżynieryjnym mają one średnicę ok. 600 nm. W czasie eksperymentów zespół posłużył się mysim modelem wrzodziejącego zapalenia jelita grubego (łac. colitis ulcerosa). Jest to przewlekły proces zapalny błony śluzowej odbytu lub jelita grubego o nieustalonej etiologii. Do jego głównych objawów należą długotrwałe biegunki i/lub zaparcia oraz bóle brzucha, które niekiedy prowadzą do zagrażających życiu powikłań. W ramach studium akademicy podawali myszom doustnie nanocząstki z siRNA hamującym cytokinę zwaną czynnikiem martwicy nowotworu alfa (TNF-α). Próbki tkanek z okrężnicy leczonej siRNA wykazały obecność nienaruszonego nabłonka jelita i dobrze wyodrębnionych wypukleń oraz fałd półksiężycowatych. Co ważne, zmniejszył się też stan zapalny. Ponieważ wrzodziejące zapalenie jelita grubego ogranicza się do okrężnicy, wyniki potwierdzają, że wypełnione siRNA nanocząstki tioketonowe pozostają stabilne w wolnych od stanu zapalnego okolicach przewodu pokarmowego, obierając na cel zmienione chorobowo tkanki – przekonuje główny autor studium Scott Wilson. Nanocząstki tioketonowe mają odpowiednie właściwości chemiczne i fizyczne, by poradzić sobie z przeszkodami w postaci płynów jelitowych, tutejszej błony śluzowej czy błon komórkowych. Obecnie badacze pracują nad zwiększeniem wskaźnika degradacji nanocząstek oraz ich reaktywności z ROS. W planach jest także analiza biodystrybucji nanocząstek podczas ich podróży przez organizm. Będziemy nadal sprawdzać toksyczność polimeru, ale podczas studium odkryliśmy, że nanocząstki tioketonowe z siRNA mają profil cytotoksyczności podobny do nanocząstek z zaaprobowanego przez Agencję ds. Żywności i Leków kopolimeru kwasu DL-polimlekowego i kwasu glikolowego (PLGA) – dodaje Murthy.

Choć na choroby z grupy nieswoistych zapaleń jelit cierpi aż jeden na kilkuset obywateli krajów uprzemysłowionych, dotychczas nie opracowano przeciwko nim skutecznej terapii. Jest jednak bardzo prawdopodobne, że rozwiązanie problemu będzie możliwe już niedługo. Wszystko dzięki zmodyfikowanym genetycznie bakteriom. Do leczenia choroby wykorzystano bakterie Bacteroides ovatus, organizmy beztlenowe pospolicie występujące w jelicie grubym człowieka. Dzięki wykorzystaniu inżynierii genetycznej genom mikroorganizmu wzbogacono o kontrukcję genową wytwarzającą tzw. czynnik wzrostu keratynocytów 2 (ang. keratinocyte growth factor-2 - KGF-2), białko o działaniu łagodzącym stan zapalny i przyśpieszające regenerację błon śluzowych. Bardzo ważną cechą konstruktu genowego, opracowanego przez zespół prof. Simona Cardinga z angielskiego Institute of Food Research, jest możliwość ścisłej regulacji intensywności syntezy KGF-2. Czynnikiem pobudzającym wytwarzanie ochronnej proteiny jest ksylan - wielocukier występujący w materiale roślinnym. Oznacza to, że stan zapalny można ograniczać podczas konsumowania pokarmów roślinnych, a dodatkowo, w razie potrzeby, terapię można by "wzmacniać" poprzez przyjęcie suplementu. Kolejną zaletą nowego podejścia do leczenia nieswoistych zapaleń jelit jest stała obecność bakterii we wnętrzu jelit. Rozwiązanie takie pozwala na ograniczenie leczenia do podania pojedynczej dawki mikroorganizmów, która powinna utrzymać się przy życiu przez bardzo długi czas. Jest to niezwykle wygodne dla pacjenta, gdyż nie musiałby on odwiedzać apteki - do produkcji leczniczego białka potrzebowałby bowiem wyłącznie odpowiedniego pożywienia. Terapeutyczne bakterie przetestowano już na zwierzętach. Podczas badań wykazano, że mikroorganizmy osłabiały krwawienie jelit, a także przyśpieszały gojenie się śluzówki jelit i ograniczały stan zapalny. Co więcej, u zwierząt zdrowych zmodyfikowane B. ovatus skutecznie zapobiegały rozwojowi choroby. Zachęceni sukcesem eksperymentu na zwierzętach, autorzy starają się obecnie o grant badawczy na przetestowanie tej samej terapii na ludziach. Od wyników tego doświadczenia będzie zależało ewentualne dopuszczenie "bakteryjnego leku" do powszechnego obiegu.