Forskare skapa ny process för att "programmera" cancercellsdöd


Forskare skapa ny process för att

Forskare vid California Institute of Technology (Caltech) har konstruerat ett fundamentalt nytt tillvägagångssätt för att döda cancerceller. Processen - utvecklad av professor Niles Pierce, docent i tillämpad och beräkningsmatematik och bioengineering hos Caltech, och hans kollegor - använder små RNA-molekyler som kan programmeras för att attackera endast specifika cancerceller. Då, genom att ändra formen, orsakar dessa molekyler cancercellerna att förstöra sig själv.

I konventionella kemoterapibehandlingar för cancer ges patienterna läkemedel som riktar sig mot cellbeteenden som är typiska för - men inte exklusiva för - cancerceller. Cancerframkallande läkemedel attackerar till exempel celler som splittras snabbt, eftersom en sådan accelererad division är ett kännetecken för de flesta cancerceller. Tyvärr är snabbcellsdelning en egenskap hos normala celler i benmärgen, matsmältningskanalen och hårsäckarna, och så dödas dessa celler också, vilket leder till en mängd försvagande biverkningar.

En bättre metod, säger Pierce, är att skapa droger som först kan skilja cancerceller från friska celler och sedan, när dessa celler har upptäckts markera dem för förstörelse. Med andra ord att producera molekyler som diagnostiserar cancerceller innan de utrotas. Denna typ av terapi kan undanröja biverkningarna i samband med konventionella kemoterapibehandlingar. Det kan också skräddarsys på en molekylär nivå för enskilda cancerformer, vilket gör det unikt specifikt.

I ett papper slated att visas online veckan den 6 september i Förlopp av National Academy of Sciences (PNAS), Pierce och hans kollegor beskriver bara en sådan process. Det använder hårnålformade molekyler som är kända som små villkorliga RNA, vilka är mindre än 30 baspar i längd. (En genomsnittsgen är tusentals baspar långa.)

Forskarnas metod innefattar användningen av två olika sorter av små villkorliga RNA. En är utformad att vara komplementär till och därmed binda till en RNA-sekvens som är unik för en viss cancercell - säg cellerna i ett glioblastom, en aggressiv hjärntumör. För att binda till den cancermutation måste RNA-hårnålen öppna - ändra molekylen från en form till en annan - som i sin tur exponerar en sekvens som kan spontant binda till den andra typen av RNA-hårnål. Öppningen av den andra hårnålen avslöjar sedan en sekvens som binder till den första typen av hårnål, och så vidare.

På detta sätt utlöser detektion av RNA-cancermarkören självmonteringen av en lång dubbelsträngad RNA-polymer. Som en del av ett medfödt antiviralt immunsvar försvarar mänskliga celler mot infektion med användning av ett protein som kallas proteinkinas R (PKR) för att söka efter lång dubbelsträngad viral RNA, som inte bör förekomma i friska humana celler. Om PKR verkligen detekterar lång dubbelsträngad RNA i en cell, utlöser proteinet en celldödväg för att eliminera cellen. "De små betingade RNA: erna trickcancerceller till självförstörande genom att selektivt bilda långa dubbelsträngade RNA-polymerer som efterliknar virus RNA, säger Pierce. "Det finns dock ingen virus."

Pierce och hans kollegor testade processen på laboratorieväxta mänskliga celler härrörande från tre typer av cancer: glioblastom, prostatakarcinom och Ewing sarkom (en typ av bentumör). "Vi använde tre olika par små villkorliga RNA," med var och en Par som är utformade för att känna igen en markör som finns i en av de tre typerna av cancer, förklarar han. "Molekylerna orsakade en 20 till 100 faldig minskning av antalet cancerceller som innehöll de riktade RNA-cancermarkörerna, men ingen mätbar reduktion i celler Saknar markörerna. " Han förklarar till exempel "drog 1 dödade cancer 1 men inte cancer 2 och 3, medan drog 2 dödade cancer 2 men inte cancer 1 och 3 och drog 3 dödade cancer 3 men inte cancer 1 och 2."

"Conceptually", säger Pierce, "små villkorliga RNA ger en mångsidig ram för att diagnostisera och behandla sjukdom en cell i taget inom människokroppen. Men" han noterar "förblir många års arbete för att fastställa huruvida det konceptuella löfte om små Villkorliga RNA kan realiseras hos människa patienter."

De andra författarna till papperet, "Selektiv celldöd medierad av små villkorliga RNA," är Caltech-forskare Suvir Venkataraman och tidigare Caltech-studenter Robert M. Dirks och Christine T. Ueda. Arbetet finansierades av National Cancer Institute, Elsa U. Pardee Foundation, National Science Foundations Molecular Programming Project, Caltech Center for Biological Circuit Design, Caltech Innovation Initiative, Beckman Institute at Caltech och en Caltech grubstake fond.

Källa: California Institute of Technology

Programming - Computer Science for Business Leaders 2016 (Video Medicinsk Och Professionell 2019).

Avsnitt Frågor På Medicin: Sjukdom