• Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego dokonali przełomu w walce z rakiem za pomocą sztucznego DNA 
• Sztuczne DNA oddziałuje z mikroRNA w komórkach nowotworowych, aktywując odpowiedź immunologiczną
• W testach laboratoryjnych metoda skutecznie celowała i niszczyła ludzkie komórki raka szyjki macicy i piersi, a także komórki czerniaka złośliwego myszy

Chemicznie zsyntetyzowane DNA

Zespół zaprojektował parę chemicznie zsyntetyzowanego DNA o specjalnym kształcie specjalnie do zabijania komórek rakowych. Po wstrzyknięciu do komórek nowotworowych pary DNA przyłączają się do cząsteczek mikroRNA (miRNA), które są nadprodukowane w niektórych nowotworach.

Pary DNA, po dołączeniu do miRNA, rozplatają się i łączą, tworząc dłuższe łańcuchy DNA, które aktywują odpowiedź immunologiczną. Ta odpowiedź nie tylko wyeliminowała komórki rakowe, ale także zapobiegła dalszemu wzrostowi nowotworu. To innowacyjne podejście wyróżnia się na tle tradycyjnych leków przeciwnowotworowych i ma zapoczątkować nową erę w opracowywaniu leków.

Rak to choroba, która dotyka miliony ludzi na całym świecie. Jest jedną z głównych przyczyn zgonów (w 2018 r. odnotowano około 9,6 mln zgonów). Szacuje się, że jeden na pięciu mężczyzn i jedna na sześć kobiet zachoruje na raka w ciągu swojego życia.

Rak jest niestety znanym globalnym problemem zdrowotnym, a obecne metody leczenia mają swoje ograniczenia. Jednak leki oparte na kwasach nukleinowych — a mianowicie DNA i RNA , cząsteczki przenoszące ważne informacje — mogą kontrolować funkcje biologiczne komórek i oczekuje się, że zmienią przyszłość medycyny i zapewnią znaczący impuls w wysiłkach na rzecz przezwyciężenia raka i innych trudnych w leczeniu chorób wywołanych przez wirusy i choroby genetyczne.

Nowy lek przeciwnowotworowy

Grupa badawcza na Uniwersytecie Tokijskim, kierowana przez adiunkta Kunihiko Morihiro i profesora Akimitsu Okamoto z Graduate School of Engineering, została zainspirowana do stworzenia nowego leku przeciwnowotworowego przy użyciu sztucznego DNA.

- Pomyśleliśmy, że jeśli uda nam się stworzyć nowe leki, które działają według innego mechanizmu działania niż leki konwencjonalne, mogą być skuteczne w walce z nowotworami, które do tej pory były nieuleczalne – powiedział Okamoto.

Stosowanie leków zawierających kwasy nukleinowe w leczeniu raka było wyzwaniem, ponieważ trudno jest odróżnić kwasy nukleinowe między komórkami nowotworowymi a innymi zdrowymi komórkami. Oznacza to, że istnieje ryzyko niekorzystnego wpływu na układ odpornościowy pacjenta, jeśli zdrowe komórki zostaną nieumyślnie zaatakowane. Jednak po raz pierwszy zespół był w stanie opracować nić DNA , która może aktywować naturalną odpowiedź immunologiczną w celu namierzenia i zabicia określonych komórek rakowych.

Komórki nowotworowe mogą nadeksprymować lub tworzyć zbyt wiele kopii niektórych cząsteczek DNA lub RNA, co powoduje, że nie funkcjonują normalnie. Zespół stworzył sztuczne pary onkolityczne (zabijające raka), zwane oHP. Te oHP zostały uruchomione do utworzenia dłuższych nici DNA, gdy napotkały krótki (mikro) RNA zwany miR-21, który ulega nadekspresji w niektórych nowotworach.

Zazwyczaj oHP nie tworzą dłuższych pasm ze względu na ich zakrzywiony kształt spinki do włosów. Jednak kiedy sztuczne oHP wchodzą do komórki i napotykają docelowy mikroRNA, otwierają się jak spinki do włosów, aby połączyć się z nim i utworzyć dłuższą nić. To z kolei powoduje, że układ odpornościowy rozpoznaje obecność nadeksprymowanego miR-21 jako niebezpieczną i aktywuje wrodzoną odpowiedź immunologiczną, która ostatecznie prowadzi do śmierci komórek nowotworowych.

 

Sukces testów nowej metody 

Testy okazały się skuteczne przeciwko nadekspresji miR-21 znalezionej w ludzkich komórkach pochodzących z raka szyjki macicy, ludzkich komórkach pochodzących z potrójnie ujemnego raka piersi i mysich komórkach pochodzących z czerniaka złośliwego.

- Tworzenie długich nici DNA w wyniku interakcji między krótkimi oHP DNA a nadeksprymowanym miR-21, odkryte przez tę grupę badawczą, jest pierwszym przykładem jego zastosowania jako selektywnej odpowiedzi amplifikacji immunologicznej, która może celować w regresję guza, zapewniając nową klasę kandydatów na kwasy nukleinowe o mechanizmie całkowicie odmiennym od znanych leków na bazie kwasów nukleinowych — powiedział Okamoto. - Wyniki tego badania to dobra wiadomość dla lekarzy, naukowców zajmujących się odkrywaniem leków i pacjentów chorych na raka, ponieważ wierzymy, że dadzą im nowe możliwości opracowywania leków i polityki dotyczącej leków. Następnie będziemy dążyć do odkrycia leku w oparciu o wyniki tych badań i szczegółowo zbadać skuteczność leku, toksyczność i potencjalne metody podawania. 

Przed tymi badaniami jest jeszcze długa droga, zanim leczenie będzie dostępne, ale zespół jest przekonany o zaletach kwasów nukleinowych w odkrywaniu nowych leków.

Odniesienie: „Oncolytic Hairpin DNA Pair: Selective Cytotoxic Inducer through MicroRNA-Triggered DNA Self-Assembly” autorstwa Kunihiko Morihiro, Hiraki Osumi, Shunto Morita, Takara Hattori, Manami Baba, Naoki Harada, Riuko Ohashi i Akimitsu Okamoto, 20 grudnia 2022 r., Journal Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego .
DOI: 10.1021/jacs.2c08974

Badanie zostało sfinansowane przez JST ACT-X, JSPS KAKENHI, grant AMED oraz Hitachi Global Foundation.

 

Materiał chroniony prawem autorskim - zasady przedruków określa regulamin.

• DNA
• ONKOLOGIA
• MRNA