Gli scienziati della Northwestern Medicine hanno sviluppato una nuova piattaforma di test per valutare, in tempo reale, l'efficacia dei nanomateriali nella regolazione dell'espressione genica. Le scoperte, pubblicato in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , potrebbe aiutare a facilitare le indagini precliniche e ottimizzare la nanoterapia per i tumori prima che raggiungano gli studi clinici.

Timothy Sita, uno studente del settimo anno MD / PhD nel programma di formazione per scienziati medici, è stato il primo autore dello studio, che ha esaminato la piattaforma nei modelli animali.

"Si tratta di un importante passo avanti per il settore, " ha detto il ricercatore principale Alexander Stegh, dottorato di ricerca, assistente professore di Neurologia e di Medicina. "L'ottimizzazione molto completa che vediamo nello sviluppo di farmaci convenzionali era mancata nello spazio nanotecnologico, e abbiamo sentito molto fortemente di cambiare questo. Il sistema che abbiamo sviluppato qui ci permette davvero di supportare questi sforzi, e valutare le nostre nanoparticelle nei modelli più rilevanti, in un ambiente in vivo."

Chad Mirkin, dottorato di ricerca, il Professore di Chimica George B. Rathmann presso il Weinberg College of Arts and Sciences e professore di Medicina presso la Divisione di Ematologia/Oncologia, è stato anche un corrispondente autore del documento.

Gli scienziati hanno dimostrato il concetto utilizzando nanostrutture chiamate acidi nucleici sferici (SNA) per colpire un gene del fattore di resistenza nel glioblastoma, un aggressivo, tipo incurabile di tumore al cervello.

SNA, sviluppato per la prima volta da Mirkin alla Northwestern nel 1996, sono costituiti da densi filamenti di RNA impacchettati attorno a un nucleo di nanoparticelle. A causa delle loro proprietà uniche, Gli SNA sono in grado sia di attraversare la barriera emato-encefalica sia di entrare nelle cellule tumorali, dove possono indirizzare direttamente l'attività genica che incoraggia la crescita del cancro.

Sebbene questi coniugati siano uno strumento promettente nell'era della medicina di precisione, gli scienziati in precedenza non disponevano di un metodo quantitativo per valutare come gli SNA regolassero l'attività genica negli organismi viventi, che fornirebbe nuove intuizioni su come ottimizzare le terapie.

"Abbiamo visto che queste particelle possono fondamentalmente prendere di mira qualsiasi gene del cancro, ma non sapevamo quando funzionassero meglio o quali regimi di dosaggio usare, "Sita ha detto. "Come tale, gli studi preclinici non hanno avuto il successo che avrebbero potuto avere".

Nello studio attuale, gli scienziati hanno dimostrato che utilizzando un tipo di imaging non invasivo sui topi, potrebbero misurare in tempo reale come le nanoparticelle influenzano i livelli di una proteina bersaglio intratumorale.

"Ora possiamo modificare queste particelle, giocare con la forma della nanoparticella, o quanto RNA carichiamo sulla particella, per esempio, e quindi valutare molto rapidamente se tali modifiche sono più efficaci o meno, " Ha spiegato Sita. "È una piattaforma per aiutare a ottimizzare i farmaci nei topi prima che vadano alle sperimentazioni umane, e fare qualcosa che si traduca meglio in clinica."

Mentre il metodo potrebbe essere generalizzabile allo studio della nanoterapia per molti tipi di cancro, lo studio ha anche implicazioni cliniche uniche per il glioblastoma.

Gli scienziati hanno sviluppato nanoparticelle per abbattere l'O6-metilguanina-DNA metiltransferasi (MGMT), una proteina che riduce l'impatto della chemioterapia, nei topi con glioblastoma. Attraverso la piattaforma di imaging, hanno scoperto che i topi avevano i livelli più bassi della proteina tra le 24 e le 48 ore dopo aver ricevuto le nanoparticelle, suggerendo il momento ottimale per somministrare la chemioterapia.

"Abbiamo mostrato una riduzione molto significativa del volume del tumore quando abbiamo combinato queste particelle con la chemioterapia, " Ha detto Sita. "Facendo tacere questo gene che sta causando resistenza alla chemioterapia, possiamo avere una risposta molto più profonda. Questo è l'angolo clinico chiave".