Forskere skaber ny proces til at "programere" kræftcelledød


Forskere skaber ny proces til at

Forskere ved California Institute of Technology (Caltech) har konstrueret en fundamentalt ny tilgang til at dræbe kræftceller. Processen - udviklet af Niles Pierce, lektor i anvendt og beregningsmæssig matematik og bioengineering hos Caltech, og hans kolleger - bruger små RNA-molekyler, der kan programmeres til kun at angribe bestemte cancerceller. Ved at ændre formen forårsager disse molekyler kræftcellerne til selvdestruktion.

Ved konventionelle kemoterapibehandlinger mod kræft gives patienter lægemidler, der retter sig mod celleadfærd, der er typiske for - men ikke udelukkende for - kræftceller. For eksempel angriber kræftmedicin ofte celler, som opdeler hurtigt, fordi en sådan accelereret division er et kendetegn for de fleste cancerceller. Desværre er hurtig celleinddeling en egenskab for normale celler i knoglemarv, fordøjelseskanalen og hårsækkene, og derfor dræbes disse celler også, hvilket fører til en lang række svækkende bivirkninger.

En bedre metode, siger Pierce, er at skabe stoffer, der først kan skelne kræftceller fra raske celler, og så, når disse celler er blevet set, markere dem til destruktion; Med andre ord at producere molekyler, der diagnosticerer kræftceller, før de udryddes. Denne type terapi kunne fjerne de bivirkninger, der er forbundet med konventionelle kemoterapibehandlinger. Det kunne også skræddersys på molekylært niveau til individuelle kræftformer, hvilket gør det unikt specifikt.

I et papir slated for at blive vist online i ugen den 6. september i Forsøg af National Academy of Sciences (PNAS), Pierce og hans kolleger beskriver bare en sådan proces. Det anvender hårnålformede molekyler kendt som små betingede RNA'er, som er mindre end 30 basepar i længden. (Et gennemsnitligt gen er tusindvis af basepar lange.)

Forskernes metode indebærer brugen af ​​to forskellige sorter af små betingede RNA. Den ene er designet til at være komplementær til og dermed binde til en RNA-sekvens, der er unik for en bestemt cancercelle - siger cellerne i et glioblastom, en aggressiv hjernetumor. For at binde til den kræftmutation skal RNA-hårnålen åbne - ændre molekylet fra en form til en anden - hvilket igen udsætter en sekvens, som spontant kan binde til den anden type RNA-hårnål. Åbningen af ​​den anden hårnål afslører så en sekvens, der binder til den første type hårnål, og så videre.

På denne måde udløses detektion af RNA-cancermarkøren selvmontering af en lang dobbeltstrenget RNA-polymer. Som en del af et medfødt antiviralt immunrespons forsvarer menneskelige celler mod infektion ved anvendelse af et protein kaldet proteinkinase R (PKR) for at søge efter langt dobbeltstrenget viralt RNA, som ikke bør forekomme i raske humane celler. Hvis PKR faktisk registrerer langt dobbeltstrenget RNA i en celle, udløser proteinet en celledødssti for at eliminere cellen. "De små betingede RNA'er trick kræftceller til selvdestruktion ved selektivt at danne lange dobbeltstrengede RNA-polymerer, der efterligner viral RNA, "siger Pierce." Der er dog ingen virus."

Pierce og hans kolleger afprøvede processen på lab-dyrkede humane celler afledt af tre typer af kræftformer: glioblastom, prostata carcinom og Ewing sarkom (en type knogletumor). "Vi brugte tre forskellige par små betingede RNA'er" med hver Par designet til at genkende en markør fundet i en af ​​de tre typer af kræft, forklarer han. "Molekylerne forårsagede et fald på 20 til 100 gange i antallet af kræftceller indeholdende de målrettede RNA-kræftmarkører, men ingen målbar reduktion i celler Mangler markørerne. " For eksempel forklarer han, "stof 1 dræbte cancer 1 men ikke kræft 2 og 3, mens stof 2 dræbte cancer 2 men ikke kræft 1 og 3 og stof 3 dræbte cancer 3 men ikke cancer 1 og 2."

"Conceptually", siger Pierce, "små betingede RNA'er giver en alsidig ramme til diagnosticering og behandling af sygdom en celle ad gangen i menneskekroppen." Men han bemærker, "mange års arbejde forbliver for at fastslå, om det konceptuelle løfte om små Betingede RNA'er kan realiseres hos mennesker."

De andre medforfattere af papiret "Selektiv celledød medieret af små betingede RNA'er" er Caltech-forsker Suvir Venkataraman og tidligere Caltech-studerende Robert M. Dirks og Christine T. Ueda. Arbejdet blev finansieret af National Cancer Institute, Elsa U. Pardee Foundation, National Science Foundation's Molecular Programming Project, Caltech Center for Biologisk Circuit Design, Caltech Innovation Initiative, Beckman Institute at Caltech og en Caltech Grubstake Fund.

Kilde: California Institute of Technology

Xiaomi MITU BUILDER DIY designer-driven smartphone with programming (Video Medicinsk Og Professionel 2023).

Afsnit Spørgsmål På Medicin: Sygdom