Cancro / Oncologia

'DNA origami' affronta le cellule tumorali multiresistenti

Uno strumento del DNA che combina la terapia genica con la chemioterapia potrebbe essere un nuovo modo promettente per sconfiggere le cellule tumorali multiresistenti.

Lo strumento è un "DNA nanopiatto su misura" in grado di trasportare farmaci chemioterapici in cellule tumorali mirate e allo stesso tempo di ridurre al silenziamento i geni di resistenza ai farmaci delle cellule.

La tecnica è opera di 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 nanoplastiche del DNA.

I trattamenti farmacologici hanno migliorato significativamente i tassi di sopravvivenza e la qualità della vita delle persone con cancro.

Tuttavia, ci sono molti casi in cui il cancro risponde bene al trattamento all'inizio, ma poi ricade o ritorna a causa della resistenza ai farmaci.

Efflusso di droga

Gli scienziati hanno identificato diversi meccanismi cellulari che consentono o promuovono la resistenza ai farmaci nel cancro.

Uno di questi è "efflusso della droga", un processo in cui le proteine ​​trasportatrici pompano farmaci dal corpo cellulare attraverso le sue membrane. I meccanismi di efflusso esistono "in tutte le cellule viventi", non solo nelle cellule tumorali.

Ad esempio, le cellule nelle pareti dell'intestino hanno un'abbondanza di proteine ​​trasportatrici che pompano farmaci e altri agenti dannosi verso il tratto digestivo.

Grazie ad una vasta ricerca, gli scienziati ora conoscono molto il ruolo dei meccanismi di efflusso e delle proteine ​​trasportatrici nello sviluppo della resistenza ai farmaci ion cancro

Una delle prime proteine ​​trasportatrici identificate era quella codificata dal gene Multi-Drug Resistance Gene 1 (MDR1).

Gli studi hanno anche rivelato che quando alcuni organi diventano cancerogeni, i loro tessuti iniziano a esprimere 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 espellendolo, alla fine il farmaco non sarà all'interno della cellula abbastanza a lungo per avere effetto.

Per affrontare questo problema, i ricercatori oncologici stanno lavorando su come spegnere i geni che causano l'efflusso di droga nelle cellule tumorali.

Un approccio per spegnere le pompe di efflusso è una tecnica di silenziamento genico chiamata RNA interference (RNAi). Questo utilizza molecole chiamate modelli di trascrizione 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 del citoplasma. In secondo luogo, ciò deve avvenire nello stesso momento in cui viene consegnato il farmaco che uccide le cellule. E in terzo luogo, le cellule sane devono rimanere intatte.

Il nuovo DNA nanoplatform risponde a tutti e tre i requisiti: si rivolge in modo specifico alle cellule tumorali, distribuisce il farmaco antitumorale ai loro interni e spegne i geni che guidano le loro pompe di efflusso per dare al farmaco il tempo di lavorare.

Il team ha utilizzato tecniche di "origami del DNA" per creare una piattaforma che includesse tutti i componenti necessari affinché queste cose accadessero.

Usando l'approccio ben definito, 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 creato una struttura semplice che si auto-assembla in una nanopiattaforma triangolare di DNA. La piattaforma ha diversi siti che possono essere associati a varie "unità funzionali".

"Nuova strategia per i tumori resistenti a più farmaci"

I ricercatori hanno testato la capacità della piattaforma DNA di consegnare selettivamente i modelli di trascrizione dell'RNA e il farmaco chemioterapico doxorubicina prima nelle colture cellulari e poi nei topi con tumori resistenti a più farmaci.

Hanno usato "due modelli di trascrizione RNA a forcina lineare". Uno di questi si occupava del silenziamento genico e l'altro si occupava del riconoscimento e dell'inserzione cellulare.

I risultati hanno mostrato che la "piattaforma su misura del DNA" era molto efficace sia per la consegna selettiva che per il rilascio dei due articoli. Ciò ha anche determinato un tasso di uccisioni del tumore altamente selettivo.

Il team afferma che lo studio dimostra come creare una nanostruttura che eroghi in modo selettivo la chemioterapia alle cellule tumorali, sopprimendo anche la resistenza ai farmaci usando il silenziamento genico senza danneggiare i tessuti sani.

Suggeriscono che dovrebbe anche essere possibile personalizzare 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 nanopiatta su misura del DNA, che combina la terapia con RNAi e la chemioterapia, fornisce una nuova strategia per il trattamento di tumori resistenti a più farmaci".

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