Як вимкнути гени, чия робота призводить до раку
Короткі послідовності РНК, інакше звані малими інтерферуючими РНК (міРНК або siRNA від small interfering RNA), здатні ефективно «вимикати» специфічні гени, були вперше використані для лікування раку у людей.
За відкриття феномена так званої РНК-інтерференції (RNA interference) у 2006 р. було вручено Нобелівську премію. Було показано, що з допомогою коротких послідовностей РНК можна блокувати синтез тих чи інших білків, специфічно інгібуючи експресію генів. На малі РНК, що інтерферують, покладали великі надії, - вчені вважали, що техніку РНК-інтерференції можна буде застосовувати для лікування раку і корекції спадкових генетичних захворювань. Однак впровадити запропонований метод у клінічну практику виявилося не так просто – постало питання про те, як доставити молекули РНК усередину клітини до їх генів-мішеней. Основною «заковиткою» стало те, що у цитоплазмі клітини вільна РНК негайно розщеплюється спеціальними ферментами – РНКазами. Для того, щоб вирішити цю проблему, знадобилося чотири роки.
Вчені створили наночастинки з двох синтетичних полімерів та білка, здатного зв'язуватися з рецепторами на поверхні ракових клітин та зі специфічними ділянками малих інтерферуючих РНК. Створені наночастки, а, вірніше, прикріплені до них миРНК, блокували синтез білка – продукту гена RRM2. Механізм дії миРНК досить простий – вони зв'язуються з матричними РНК, які є перехідною ланкою від ДНК до білка, і призводять до ферментативного розщеплення.
Створені наночастки досягали близько 70 нм у діаметрі. Їх отримували шляхом змішування вихідних компонентів (синтетичних полімерів, білка та миРНК) у воді, де компоненти автономно збиралися вфункціональні наноструктури Отримані частинки були введені в кровотік пацієнтів, де циркулювали до потрапляння в «пропускаючу» кровоносну судину, що забезпечує пухлину кров'ю. Потрапивши в пухлину, наночастинки зв'язувалися з рецепторами на поверхні пухлинних клітин та абсорбувалися, потрапляючи всередину клітин.
Опинившись усередині клітини, наночастки розпадалися, вивільняючи миРНК. Інші компоненти наночастинок, нешкідливі для організму людини, метаболізувалися в нирках і виводилися із сечею.
Вогонь по готовності
Стаття описує першу фазу клінічного дослідження, проведену на 15 хворих та присвячену оцінці безпеки методики. Аналіз зразків пухлини, отриманих від перших трьох добровольців, показав, що міРНК успішно проникають у клітини пухлини та зв'язуються з матричними РНК білка RRM2. При цьому чим більше наночастинок було введено в кровотік, тим більше міРНК виявлялося у клітинах. У одного з пацієнтів рівень RRM2 був достовірно нижчим, ніж у групі контролю.
Вченим потрібно провести ряд тривалих клінічних досліджень, щоб переконатися в безпеці та ефективності подібної терапії, проте Девіс визнає, що це дослідження не надає прямих доказів того, що наночастинки, що містять міРНК, можуть використовуватися в терапії хворих на онкозахворювання. «Ідея про те, що будь-який ген може стати мішенню миРНК, дуже приваблива, - говорить Девіс, -тепер кожен білок можна піддати дії лікарських препаратів на основі миРНК».
Девіс сподівається, що лікування шляхом впливу на специфічні гени не матиме виражених негативних побічних ефектів.«Моя мрія – змусити пухлини зникнути, що дозволить підвищити якість життя пацієнтів і зрештою вилікувати їх, -розповідає Девіс. –Ми зробили ще один крок у цьому напрямі». Тим не менш, деякі дослідники стверджують, що випробування було проведено на малій кількості хворих і у кожного протестованого було взято недостатню кількість біоптатів пухлини. Молекулярний біолог Томас Тушл (Thomas Tuschl) з Університету Рокфеллера в Нью-Йорку (Rockefeller University) каже, що вірити у достовірне зниження пухлинного білка всього в одного пацієнта – щонайменше нерозумно, проте додає, що сподівається на підтвердження позитивних результатів роботи.
Інженер-біотехнолог Даніель Андерсон (Daniel Anderson) з Массачусетського Технологічного Інституту в Кембриджі (Massachusetts Institute of Technology) також намагався створити системи доставки РНК, що інтерферує, в клітини. Він вважає, що представлені результати – це добрий початок. «Люди, які розробляють методи лікування, розуміють, що дані, отримані на тваринах, не завжди застосовні до людини,- каже він. -Накопичено велику кількість дуже цікавих результатів, отриманих на тваринних моделях, проте можливість застосування розроблених систем доставки лікарських препаратів має бути доведена у клінічних випробуваннях. Ось чому це дослідження таке важливе».