纳米颗粒可以帮助药物通过血脑屏障

RNA-based药物有可能改变许多疾病的护理标准,使个性化医疗的现实。这个快速扩张类疗法具有成本效益的,很容易制造,并且能够去的地方没有药物之前,达到无药可治以前通路。

主要是。

到目前为止,这些有前途的药物还没有让通过保护良好的大脑中非常有用的治疗肿瘤或其他疾病。

现在多机构研究的研究小组,由科斯塔斯Arvanitis乔治亚理工学院和埃默里大学,已经想出了一种方法:利用超声波和RNA-loaded纳米粒子通过保护血脑屏障和提供有效的医学脑部肿瘤。

“我们能提供这种药物更大脑和我们看到大幅提高肿瘤细胞的死亡,这是巨大的,”Arvanitis说,助理教授华莱士H,库尔特生物医学工程系(BME)和佐治亚理工学院的乔治·w·伍德拉夫机械工程学院(我)。

Arvanitis的合作者包括来自埃默里大学医学院的研究者和临床医生和辛辛那提大学医学院,是一篇新论文的通讯作者发表在《科学》杂志上描述团队的进步发展下一代可调RNA-based交付系统治疗脑瘤。

“我们的研究结果是非常积极的,但是如果你认为我很激动,你还没跟肿瘤学家,他们兴奋的10倍,”Arvanitis说。

这个项目的根回去当他论文的第一作者,我,研究生宇通郭,2016年8月到达佐治亚理工学院。

“从一开始,我非常感兴趣的应用超声学在治疗大脑疾病,“Arvanitis说,他与埃默里医生托比·麦克唐纳,神经肿瘤学学会举办的儿科主任Aflac癌症和血液疾病中心,和论文的合著者之一。“我们的主要问题是,我们可以用超声波传递药物肿瘤吗?因为这是一个重大的挑战。”

RNA药物有两个主要缺点:有限循环时间和有限的细胞所吸收。为了克服这些挑战,药品包装在健壮的人们,通常100纳米大小,提高生物利用度。不过,这些人们通常太大,穿透血脑屏障,紧密相连的和选择性周围血管内皮细胞在大脑中,直到现在一个锁着的门RNA药物。

但是现在,Arvanitis和他的同事们发现了一个安全的方式来获得药物安全。

使用小鼠模型,研究小组部署一个修改版的超声波,利用声波的诊断成像技术来创建图像的身体内部结构,如肌腱、血管、器官,对于孕妇,婴儿在子宫内。研究人员将这一技术与微气泡,小气泡在血液中,设计作为成像血管造影剂——针对超声波振动,改变血管的渗透性。

“多个光束聚焦超声能量到癌变位置引起的微气泡的振动来拉伸、拉或剪内皮组织的紧密连接构成血脑屏障,药物通过创造了机会,”郭说。

这是一个技术,生物医学超声研究人员一直在精炼了超过十年,和最近的临床试验证明了其安全性。但没有证据表明纳米粒子的选择性和有效传递,它们的有效载荷直接进入大脑肿瘤细胞。但即使血液承担药物成功穿透血脑屏障,如果他们不是被癌细胞,作业不完成。

Arvanitis和他的团队包装siRNA,药物可以阻止驱动肿瘤生长基因的表达,在lipid-polymer混合纳米颗粒,并结合聚焦超声技术在儿童和成人临床脑癌模型。使用单细胞图像分析,他们展示了超过10倍提高交付的药物,减少有害的蛋白质产量和增加肿瘤细胞死亡在成神经管细胞瘤的临床前模型,儿童最常见的恶性脑瘤。

“这是完全可调的,”Arvanitis说。“我们可以微调的超声压力达到所需的水平振动和药物输送。非侵入性的,因为我们是应用大脑以外的声音,非常本地化,因为我们可以聚焦超声大脑的一个非常小的区域。”

目前的标准治疗脑瘤有潜在的可怕的副作用,Arvanitis说,“然而,这项技术可以为治疗提供最小的副作用,这是非常令人兴奋的。现在我们前进,试图确定哪些组件是缺少翻译这项技术诊所。”

参考:李郭Y, H,方Z, et al .单细胞分析显示有效的核交付脑瘤microbubble-enhanced超声波和阳离子纳米颗粒。科学。阿德。2021;7 (18):eabf7390。doi:10.1126 / sciadv.abf7390

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