Nutikas RNA kohaletoimetamine: kuidas nanokullerid reageerivad kasvajatele ja vabastavad geneetilisi ravimeid

Hebei Meditsiiniülikooli ja Pekingi Ülikooli teadlased ning nende kolleegid avaldasid ajakirjas Theranostics ülevaateartikli, milles võeti kokku uusimad saavutused stiimulile reageerivate nanokullerite valdkonnas terapeutiliste RNA molekulide toimetamiseks kasvajakoesse. Sellised nanostruktuurid jäävad vereringes stabiilsesse "uinunud" olekusse, kuid aktiveeritakse täpselt kasvaja "kuumades kohtades" sisemiste (endogeensete) või väliste (eksogeensete) stiimulite mõjul, tagades maksimaalse efektiivsuse ja vähendades kõrvaltoimeid.

Endogeensed kasvaja markerid on RNA "lukud"

1. Happesus (pH 6,5–6,8).

   • Kasutatakse imiini, hüdrasooni või atsetaali sildu, mis hävivad kasvaja mikromiluu vähendatud pH juures.

   • Näide: lipiidpeptiidi nanokapslid VEGF-i vastase siRNA-ga, mis vabaneb happelises keskkonnas ja pärsib angiogeneesi.

2. Oksüdatsiooni-redutseerimise potentsiaal (↑GSH, ↑ROS).

   • Polümeermaatriksi disulfiidsidemed lõhustatakse vähiraku tsütosoolis oleva liigse glutatiooni abil.

   • Tioketooni "lukud" on kõrge ROS-i taseme korral pöörduvad.

   • Praktikas näitas kõrge GSH melanoomi korral aktiveeritud polümeerne siRNA-PLK1 kandja 75% kasvu pärssimist.

3. Kasvaja stromaalproteaasid (MMP-d).

   • Nanopartiklite väliskest on valmistatud MMP-2/9 peptiidsubstraatidest.

   • Kasvaja proteaasi sekretsiooniga kokkupuutel kest "rebitakse maha", RNA lasti paljastub ja rakk imendub.

Eksogeensed "päästikud" - kontroll väljastpoolt

1. Valgustundlikkus.

   • Fotolabiilsete rühmadega (o-nitrobensülideen) kaetud nanoosakesed "pakitakse lahti" 405 nm LED-valguse all.

   • Demonstratsioon: PD-L1 mRNA vaktsiin vabastati kasvajatesse ümbritseva valguse käes, tugevdades T-rakkude vastuseid.

2. Ultraheli ja magnetväli.

   • Akustiliselt tundlikud siRNA-d sisaldavad vesiikulid purunevad madala intensiivsusega ultraheliga, mis suurendab kaltsiumiioonide tungimist, aktiveerides apoptoosi.

   • Magnetilise tundlikkusega kihtidega superparamagnetilised nanoosakesed süstitakse kasvaja piirkonda ja väline magnetväli kuumutab neid ning vabastab mRNA karkassi.

Mitme režiimiga "nutikad" platvormid

• pH + valgus: topeltkattega nanoosakesed – esmalt eemaldatakse happelises kasvajakeskkonnas "aluseline" kilp, seejärel vabastab sisemine fotolagunev kiht lasti.
• GSH + kuumus: kuumusega aktiveeritavad liposoomid, mille disulfiid"lukud" on lisaks tundlikud infrapunalaseri tekitatud lokaalse hüpertermia (42 °C) suhtes.

Eelised ja väljakutsed

• Kõrge spetsiifilisus. Minimaalne RNA kadu süsteemses vereringes, manustamise selektiivsus > 90%.
• Madal toksilisus. Prekliinilistes mudelites ei ole täheldatud maksa- ega nefrotoksilisust.
• Personaliseerimise potentsiaal. Konkreetse kasvaja profiili (pH, GSH, MMP) jaoks „päästikute“ valik.

Aga:

• Skaleerimine. Mitmekomponendilise sünteesi ja kvaliteedikontrolli raskused tööstuslikus mastaabis.
• „Päästikute” standardiseerimine. Vaja on täpseid kriteeriume pH, GSH taseme ja ultraheli/valguse dooside kohta patsientidel.
• Regulatiivne rada: FDA/EMA multifunktsionaalsete nanoterapeutikumide heakskiitmise väljakutsed ilma selgete farmakokineetiliste andmeteta

Autorite vaatenurgad ja kommentaarid

„Need platvormid esindavad RNA-teraapiate tulevikustandardit: need ühendavad stabiilsuse, täpsuse ja juhitavuse,“ ütleb dr Li Hui (Hebei Meditsiiniülikool). „Järgmine samm on luua hübriidsed riist-tarkvara lahendused, kus välised stiimulid edastatakse kaasaskantavate seadmete kaudu otse kliinikusse.“

„Edu võti peitub süsteemi paindlikkuses: me saame erinevate kasvajamarkerite ja kliiniliste stsenaariumide jaoks hõlpsalt muuta „lukkude” ja „võtmete” koostist,“ lisab kaasautor professor Chen Ying (Pekingi Ülikool).

Autorid rõhutavad nelja põhipunkti:

1. Kõrge juhitavus:
   „Oleme näidanud, et „päästikute” valik võimaldab meil RNA kohaletoimetamist täpselt suunata – alates pH-st kuni valguse ja ultrahelini – ja seega minimeerida kõrvaltoimeid,“ märgib dr Li Hui.

2. Platvormi paindlikkus:
   „Meie süsteem on modulaarne: lihtsalt vahetage pH-tundlik „lukk” välja või lisage fotolabiilne komponent, et kohanduda mis tahes kasvajatüübi või terapeutilise RNA-ga,“ lisab professor Chen Ying.

3. Tee kliinikusse:
   „Kuigi prekliinilised andmed on paljulubavad, peame regulatiivsete takistuste ületamiseks siiski töötama sünteesi standardiseerimise ja põhjalike ohutustestide läbiviimise nimel,“ rõhutab kaasautor dr Wang Feng.

4. Personaliseeritud teraapia:
   „Tulevikus saavad nutikad nanokullerid integreeruda diagnostiliste anduritega, valides automaatselt iga patsiendi jaoks optimaalsed aktiveerimistingimused,“ võtab dr Zhang Mei kokku.

Need stiimulile reageerivad nanokullerid lubavad muuta RNA-teraapiad laboris kogetavast igapäevaseks onkoloogiliseks praktikaks, kus iga patsient saab molekulaarsel tasandil täpse, programmeeritava ja ohutu ravi.