Wissenschaftler haben entwickelt eine neue gen-Therapie-Technik durch die Umwandlung menschlicher Zellen in Massen-Produzenten von winzigen nano-Größe Partikel voll von genetischem material, das das Potenzial hat, Krankheit rückgängig zu machen-Prozesse.
Obwohl die Forschung sollte als ein proof of concept, die experimentelle Therapie verlangsamt tumor Wachstum und verlängert das überleben bei Mäusen mit Gliom, die bilden ungefähr 80 Prozent bösartigen Hirntumoren im Menschen.
Die Technik nutzt exosomen, mit Flüssigkeit gefüllte Säcke, die Zellen freigeben, als einen Weg zur Kommunikation mit anderen Zellen.
Während exosomen sind auf dem Vormarsch als biologisch-freundliche Träger von therapeutischen Materialien—denn es gibt eine Menge von Ihnen und Sie nicht prompt eine Reaktion des Immunsystems—der trick mit der Gentherapie ist es, einen Weg zu finden, passen diese vergleichsweise große genetische Anweisungen in Ihren winzigen Körper auf einer Skala, die haben eine therapeutische Wirkung.
Diese neue Methode setzt auf patentierte Technologie, die Sie auffordert, gespendet menschlichen Zellen wie Adulte Stammzellen zu spucken Millionen von exosomen, dass, nachdem es gesammelt und gereinigt, Funktion als Nanocarrier mit einem Medikament. Wenn Sie in die Blutbahn injiziert, Sie wissen genau, wo Sie in den Körper zu finden, Ihr Ziel—selbst wenn es sich im Gehirn.
„Von Ihnen denken, wie Weihnachten Geschenke: Das Geschenk ist in einem container verpackt, das Porto bezahlt und bereit zu gehen,“, sagte senior Studie Autor L. James Lee, emeritierter professor für Chemie und biomolecular engineering an Der Ohio State University.
Und Sie sind Geschenke, die lange Freude hat, Lee zu beachten: „Das ist Mutter Natur-induzierte therapeutische Nanopartikel.“
Die Studie, veröffentlicht heute in der journal Natur Biomedical Engineering.
Im Jahr 2017, Lee und Kollegen aus Wellen mit Nachrichten aus der regenerativen Medizin Entdeckung namens Gewebe nanotransfection (TNT). Die Technik verwendet eine Nanotechnologie-basierte chip zu liefern biologische Fracht direkt in die Haut ein, eine Aktion, die Bekehrten Erwachsenen Zellen, sich in jeden Zelltyp des Interesses für die Behandlung in einem Patienten den eigenen Körper.
Durch einen Blick weiter in die Mechanismen, die hinter TNT Erfolg, Wissenschaftler in Lees Labor entdeckt, dass exosomen wurden, das Geheimnis um die Bereitstellung regenerativer waren, um Gewebe weit unter der Hautoberfläche.
Die Technologie angepasst wurde in dieser Studie in eine Technik, die der erste Autor Zhaogang Yang, ein ehemaliger Ohio State Postdoc-Forscher jetzt an der Universität von Texas Southwestern Medical Center, genannt zellulären nanoporation.
Die Wissenschaftler platziert rund 1 Mio gespendet Zellen (z.B. mesenchymale Stammzellen gesammelt, die aus menschlichem Fett) auf eine nano-engineered Silizium-wafer und benutzt einen elektrischen stimulus zu injizieren synthetischen DNA in die Spender-Zellen. Als Ergebnis dieser DNA-Kraft-Fütterung, wie Lee es beschrieben hat, die Zellen brauchen zum Auswerfen unerwünschtes material als Teil der DNA transkribierte messenger-RNA und Reparatur von Löcher wurden stocherte in Ihren Membranen.
„Sie töten zwei Vögel mit einem Stein: Sie beheben die Undichtigkeit der Membran der Zelle und werfen den Müll raus,“ Lee sagte. „Die Mülltüte werfen Sie die exosome. Was ist vertrieben aus der Zelle ist unsere Droge.“
Die elektrische stimulation hatte einen bonus-Effekt des tausend-fache der therapeutischen Gene in einer großen Anzahl von exosomen freigesetzt, die durch die Zellen, ein Zeichen, dass die Technologie skalierbar ist, um genügend Nanopartikel für den Einsatz im Menschen.
Grundlegend für alle gen-Therapie, natürlich, ist, zu wissen, was Gene müssen geliefert werden, um fix ein medizinisches problem. Für diese Arbeit wählten die Forscher testen die Ergebnisse auf Gliom Hirntumoren durch die Bereitstellung von einem gen namens PTEN, ein Krebs-suppressor-gen. Mutationen in PTEN, die Abzweigung, die Unterdrückung Rolle erlauben kann, die Krebszellen wachsen unkontrolliert.
Für Lee, der Gründer von Ohio State ‚ s Center for Erschwinglich Nanoengineering Polymere Biomedizinische Geräte, die Herstellung der gen ist der einfache Teil. Die synthetischen DNA-force-fed Spender-Zellen wird kopiert in ein neues Molekül, bestehend aus boten-RNA, die enthält die Anweisungen, die zur Erzeugung eines bestimmten proteins. Jeder exosome Blase mit messenger-RNA, verwandelt sich in eine Nanopartikel-bereit für den transport, ohne Blut-Hirn-Schranke zu befürchten.
„Der Vorteil von diesem ist, gibt es keine Toxizität, nichts, um eine Immunantwort aus“, sagte Lee, ebenfalls ein Mitglied der Ohio State Comprehensive Cancer Center. „Exosomen gehen fast überall im Körper, einschließlich der übergabe der Blut-Hirn-Schranke. Die meisten Medikamente können nicht gehen an das Gehirn.
„Wir wollen nicht die exosomen zu gehen, an der falschen Stelle. Sie sind programmiert, nicht nur, um Krebszellen abzutöten, sondern zu wissen, wo Sie gehen, finden die Krebszellen. Sie wollen nicht zu töten, die guten Jungs.“
Die Tests an Mäusen zeigten die Bezeichnung exosomen waren viel eher zu Reisen, um das Gehirn Tumoren und verlangsamen Ihr Wachstum im Vergleich zu Substanzen, die als Kontrolle verwendet.
Weil der exosomen “ sicherer Zugang zum Gehirn, Lee sagte, diese drug-delivery-system hat Versprechen für zukünftige Anwendungen in der neurologischen Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson-Krankheit.