大脑肿瘤细胞侵入,很小,可降解粒子携带遗传指令
共同努力,约翰霍普金斯大学的生物医学工程师和神经外科医生报告说,他们已经创建了微小,可生物降解的纳米颗粒可以携带DNA脑癌细胞在小鼠体内。
原则的团队说,他们的结果证明实验表明,这种粒子含有“死亡基因”可能有一天会给大脑癌症患者在神经外科有选择地杀死任何剩余的肿瘤细胞在不损害正常脑组织。
网上的总结研究结果出现在《华尔街日报》4月26日ACS Nano。
“在我们的实验中,纳米粒子成功交付测试基因脑癌细胞在小鼠体内,然后打开,”乔丹说绿色,博士,生物医学工程和神经外科助理教授约翰·霍普金斯大学医学院的。“我们现在有证据表明,这些微小的特洛伊木马也可以进行选择性地诱导肿瘤细胞死亡的基因,而健康的细胞健康。”
格林和他的同事们专注于这项最致命的脑癌。与标准治疗的手术、化疗和放疗仅为14.6个月,平均存活时间和改善才会有能力杀死肿瘤细胞抵抗标准治疗,根据阿尔弗雷多Quinones-Hinojosa,医学博士神经外科教授在约翰霍普金斯大学医学院的研究小组的一员。
因为自然保护的大脑很难达到细胞通过血液,努力转向使用粒子可以携带tumor-destroying DNA直接说明癌细胞在手术过程中。
最初的实验利用癌细胞Quinones-Hinojosa意愿和他的团队从病人和在实验室中成长,直到他们形成小范围的细胞,称为oncospheres,可能最耐化疗和放疗,并能够创造新的肿瘤。
Quinones-Hinojosa然后用绿色工作找到一个工具oncospheres基因会导致死亡。绿色的实验室专业生产小圆颗粒组成的生物可降解塑料的属性可以优化完成各种医疗任务。通过改变原子内的塑料,团队可以使粒子有不同的大小、稳定性和对水的亲和力或石油。在这项研究中,绿色的团队创造了许多不同类型的粒子和测试他们的能力,并提供一个测试序列的DNA——专门为红色或绿色荧光蛋白基因——oncospheres。
通过评估的生存的细胞吞噬的粒子和测量水平他们发出红色或绿色光,研究者确定配方颗粒表现最好,然后测试配方在小鼠与人类大脑癌症来自他们的病人。
他们粒子直接注入小鼠实验人类大脑癌症和健康小鼠的大脑用作比较。令人惊讶的是,健康的细胞很少产生发光的蛋白质,尽管DNA-carrying粒子进入肿瘤细胞和肿瘤细胞在类似的数字。“这正是一个想要看到的,癌症特异性,但我们仍研究机制,允许这个发生,”格林说。“我们希望我们的继续实验阐明这个,这样我们可以运用我们学习其他场景。”
“这是令人兴奋的发现了一种选择性的目标基因传递到癌细胞,“Quinones-Hinojosa说。“这是一个更为可行的方法比传统的基因治疗对患者更安全,使用修改后的病毒进行治疗。”
他补充说,粒子可以冷冻和储存至少两年没有失去有效性。“纳米粒子保持稳定这么长时间允许我们提前做配方好大批量,“Stephany Tzeng说,博士,绿色的团队的一员。“这使得它们易于使用始终在实验和手术;我们添加水粒子,他们好了。”
在一个相关的研究中,3月27日在线发表在同一期刊,格林集团还表明,不同的粒子配方能有效地携带和传递所谓siRNAs脑癌细胞。siRNAs非常小分子携带遗传信息的细胞,但与DNA,可以打开基因,可以阻止干扰特定蛋白质的生产,可以关掉癌症基因。
格林解释说,siRNAs必须封装在粒子不同于那些用于携带DNA因为siRNAs小于250倍DNA分子通常用于基因治疗。“比DNA siRNAs也硬得多,他们不必进入细胞核外,因为他们做他们的工作,在细胞质中,”他说。
15的初始库可降解颗粒配方测试的能力携带siRNAs人类胶质母细胞瘤细胞,转基因绿色荧光蛋白(GFP)。siRNAs添加到粒子含有GFP代码,所以成功目标细胞会停止发光的绿色。
通过调整粒子的化学性质,研究小组找到了一篇作文,降低绿色荧光蛋白的发光人类大脑91%的癌细胞。测试粒子的能力提供death-inducing siRNAs,团队加载粒子的核编码旨在防止重要的蛋白质。然后这些粒子添加到大脑癌症细胞和癌变细胞生长在实验室。
在小鼠研究中,核是更有效——在这种情况下,大脑中导致细胞死亡——癌细胞(有效高达97%)比非癌细胞(0到27%,这取决于纳米粒子类型)。
绿色强调nanoparticle-based基因治疗,对病人是安全的,小干扰rna或DNA的特定临床治疗交付会精心挑选,这样,即使有脱靶交付健康细胞,它只会损害癌细胞。绿色是鼓励目前所取得的成果。“结合我们所学到的在这两个研究中,我们甚至可以设计粒子能够提供DNA和核同时,”他说。”,让我们调整遗传自毁代码,我们的粒子交付,这样癌细胞和健康细胞不会死亡。”
”格林博士和他的同事们已经采取了重要的步骤在发展中聚合物纳米粒子对DNA和核交付,承诺为肿瘤细胞特异性和稳定性增强,”杰西卡·塔克说,博士项目主任药物和基因传递系统和设备在国家生物医学成像和生物工程研究所,为这些研究提供了部分资金。“虽然仍然面临许多挑战,这种工作可能会改变胶质母细胞瘤患者的治疗结果和相关的脑部肿瘤,而目前的治疗方法提供有限的好处。”
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出版物
雨果Guerrero-Cazares Stephany Y Tzeng,诺亚P年轻,埃米尔O Abutaleb阿尔弗雷多Quinones-Hinojosa、约旦j .绿色。生物可降解聚合物纳米颗粒显示高功效和特异性DNA传递人类恶性胶质瘤体外和体内。ACS Nano, 2014年4月26日在线发表。doi: 10.1021 / nn501197v
克里斯汀l . Kozielski Stephany y Tzeng,玻利维亚Hurtado门多萨,约旦j .绿色。Bioreducible阳离子聚合物纳米颗粒高效和环境引发了细胞质核交付主要人类大脑癌症细胞。ACS Nano, 2014年3月27日在线发表。doi: 10.1021 / nn500704t
