Все выпуски  

Ученые определяют правила разработки наночастиц для визуализации опухолей. Ученые открыли ключевую реакцию, контролирующую теломеры.


ВЫПУСК 81

 

 

Ученые определяют правила разработки наночастиц для визуализации опухолей

 

Одна из проблем использования наночастиц для визуализации опухолей во время хирургических операций заключается в том, что должен существовать баланс между количеством наночастиц, присоединяющихся к опухоли, и быстрым удалением из организма частиц, несвязанных с ней. Большое количество наночастиц, прочно связанных с опухолью, обеспечит яркий сигнал, способный помочь хирургу определить контуры малигнизированной ткани, но только в том случае, если фоновый сигнал от несвязанных наночастиц – свободно циркулирующих в организме – не слишком интенсивен.

 

Группа исследователей разработала набор правил проектирования, позволяющий достичь такого баланса, создав наночастицы, имеющие высокие шансы связаться с опухолью и одновременно быстро выводимые почками, если они не достигли свой цели. Ученые, руководимые Джоном Франджиони (John Frangioni) из Beth Israel Deaconess Medical Center и Моунджи Бавенди (Moungi Bawendi) из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology), опубликовали результаты своей работы в журнале Nature Nanotechnology.

 

В ходе предыдущей работы исследователи пришли к выводу, что почки эффективно фильтруют находящиеся в крови наночастицы диаметром около 5.5 нанометров, являющиеся цвиттер-ионами, то есть ионами, имеющими как положительные, так и отрицательные заряды. Они разработали сверхмалые цвиттер-ионы – яркие флуоресцентные наночастицы, содержащие ядро из цинко-кадмиевого сульфида, окруженное оболочкой из селенида кадмия, и цистеиновое покрытие.

 

В своем последнем исследовании ученые соединили порознь каждую из двух разных молекул, связывающихся с опухолью, с цистеиновым покрытием и испытали способность полученных таким образом двух разных структур не только связываться с опухолью, но и одновременно легко выводиться из циркуляции. В то время как традиционный подход к созданию наночастиц для опухолевых клеток-мишеней состоит в том, чтобы присоединить к ним как можно больше молекул-ориентиров, ученые пришли к выводу, что нужно добавить только 5-10 связующих молекул, чтобы не превысить размер в 5.5 нанометров. Не менее важно, что наночастицы, созданные таким образом, не связываются с циркулирующими в крови белками, что привело бы к нежелательному увеличению их общего размера.

 

Тесты на животных с использованием культивированных клеток доказали, что даже относительно небольшого количества молекул достаточно для образования наночастиц, способных плотно связываться с опухолевыми клетками. Опыты по биораспределению показали, что наночастицы накапливаются в опухолях, где они должны быть видны хирургам, но не в печени, селезенке или легких, то есть тканях, где чаще всего происходит их куммуляция. Как и предсказывалось, несвязанные наночастицы были выведены почками в течение 4-х часов. Выведение наночастиц за такой период времени очень важно. Это означает, что больной, которому предстоит операция по удалению опухоли, может получить дозу наночастиц сразу по прибытии в больницу. К тому времени, когда хирургам нужно будет иметь изображение меченой опухоли, фоновый уровень несвязанных наночастиц будет близок к нулю.

 

Работа подробно описана в статье "Design considerations for tumour-targeted nanoparticles". С резюме статьи можно ознакомиться на сайте журнала ( journal's website).

 

 

По материалам Национального института рака.

 

 

Оригинал статьи

 

Defining the Design Rules for Targeted Nanoparticles Used To Image Tumors

 

 

 

Вглубь живой материи

 

 

Ученые открыли ключевую реакцию, контролирующую теломеры

 

Ученые Центра всесторонних исследований раковых заболеваний Университета Мичигана (University of Michigan Comprehensive Cancer Center) нашли еще одно звено в сложной цепи факторов, останавливающих процесс малигнизации клеток.

 

Эта цепь начинается с теломеразы, которая воздействует на теломеры – концевые участки хромосом. С течением времени теломеры укорачиваются. Но теломераза предотвращает укорачивание теломер, делая клетку бессмертной. Если процесс малигнизации клетки уже запущен, присутствие теломеразы ведет к развитию рака.

 

Фермент теломераза находится под контролем белка TRF1, который следит за правильностью его работы. Но другой белок, Fbх4, может связать TRF1 и инактивировать его, вызывая таким образом увеличение длины теломер.

 

Недавно исследователи обнаружили, что существует третий белок, TIN2, вмешивающийся в этот процесс. Он перехватывает инициативу у белка Fbx4 и первым связывается с TRF1.

 

Это открытие открывает путь к разработке препарата, имитирующего действие TIN2, сохраняющего порядок во всей сложной цепи. Он как бы предотвращает падение первой карты, за которым следует разрушение всего карточного домика.

 

Результаты исследования будут опубликованы в Developmental Cell.

 

«В 90% раковых заболеваний, не зависимо от того, что является их причиной, клеткам нужна теломеразная активность. Без теломеразы клетка просто погибнет. Наша работа – ключ к детальному пониманию механизма взаимодействия этих белковых молекул и созданию препарата, блокирующего Fbx4», - говорит автор Минг Лей (Ming Lei), доцент кафедры биологической химии в Медицинской школе Университета Мичигана (University of Michigan Medical School).

 

Исследователи обнаружили, что участок молекулы, на котором Fbx4 связывается с TRF1, частично перекрывается участком, на котором с TRF1 связывается TIN2. Если присутствуют оба фермента (Fbx4 и TIN2), TIN2 связывается с TRF1 первым. Это блокирует реакцию Fbx4 с TRF1, стабилизирует TRF1 и позволяет контролировать длину теломер.

 

Сейчас ученые ищут белки, способные так же как TIN2 связываться с TRF1, чтобы заблокировать Fbx4. Работа находится на начальной стадии, и на пациентах еще не было испытано ни одного терапевтического препарата.

 

Если такой препарат будет создан, он будет эффективен по отношению ко всем формам рака. В настоящее время адресная молекулярная терапия направлена на взаимодействие с генами, специфичными лишь для определенных типов опухолей. Теломераза же вовлечена в развитие всех форм рака.

 

«Если мы найдем препарат, ингибирующий активность теломеразы, мы создадим универсальное антиканцерогенное средство», - говорит Лей.

 

 

По материалам University of Michigan.

 

 

Источник

 

Researchers find key interaction that controls telomeres

 

 

 


В избранное