Nanokapseln mit microRNAs, die in Zellen eingebracht werden sollen, um Krankheiten wie Krebs zu behandeln
Lipid-Nanostrukturen, die Moleküle tragen, die die Ausbreitungsmechanismen von Tumoren stören
Ein multidisziplinäres Team von CSIC-Forschern hat neue Nanokapseln (Nanovesikel) entwickelt, mit denen ein Molekül (microRNA) eingekapselt und bei der Behandlung von Tumoren verabreicht werden kann. Diese kleinen RNA-Moleküle können mit anderen RNA-Strängen (insbesondere der Boten-RNA) interferieren, wodurch die grundlegende Maschinerie der Zellen gestört wird, was sich beispielsweise bei der Veränderung oder Unterbrechung der Ausbreitung von Tumorzellen als nützlich erweist. Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift Small and Advanced Materialsveröffentlicht.
ICMAB-Forscherin Mariana Köber mit einer Probe von Nanopartikeln.
ICMAB
"Diese Nanovesikel, auch Quatsome genannt, bestehen aus einer Nanostruktur, die aus zwei geschlossenen Lipidschichten besteht. Sie fungieren als Kapseln, die sie im Blutkreislauf stabil machen und ihren Eintritt in die Zellen erleichtern. Auf diese Weise könnten sie bei Patienten eingesetzt werden", erklärt Nora Ventosa, Forscherin am Institut für Materialwissenschaften (ICMAB), die an der Studie beteiligt war.
Diese Nanoteilchen können mit der mikroRNA gekoppelt und intravenös in den Körper injiziert werden, um sie in Organen mit Tumoren, wie der Leber oder der Lunge, mit größerem Erfolg und größerer Stabilität zu verabreichen, als wenn die miRNA allein injiziert würde. "Nach der Verabreichung greift die microRNA in die Zellproliferation und in überlebenswichtige Gene im Tumor ein, wodurch das Tumorwachstum verringert wird", fügt sie hinzu.
Diese Nanoteilchen sind das Ergebnis der Arbeit eines multidisziplinären Teams, das sich aus Forschern des Instituts für Materialwissenschaften von Barcelona (ICMAB-CSIC), des Forschungsinstituts von Vall d'Hebron (VHIR)-UAB, des Instituts für Onkologie von Vall d'Hebron (VHIO), des Instituts für Bioengineering von Katalonien (IBEC), des Instituts für Wissenschaft und Technologie von Barcelona (IBEC) und des Instituts für Wissenschaft und Technologie von Barcelona (BITT) zusammensetzt, das Barcelona Institute of Science and Technology (BIST), das CIBER-Netz für Bioengineering, Biomaterialien und Nanomedizin (CIBER-BBN), das Unternehmen Nanomol Technologies SL, das Technion - Israel Institute of Technology und das Institute for Complex Molecular Systems (ICMS).
Diese Nanoteilchen haben optimale Eigenschaften für die Verkapselung von microRNAs: Sie sind weniger als 150 Nanometer groß und in flüssiger Lösung mehr als sechs Monate lang stabil; außerdem haben sie eine einstellbare pH-Empfindlichkeit, was bedeutet, dass unterschiedliche pH-Werte unterschiedliche Reaktionen auslösen können.
"Das Interessante an diesen als Quatsome bezeichneten Nanoteilchen ist, dass sie leicht für den Transport einer Vielzahl von Nukleinsäuren entwickelt werden können. Wichtig ist, dass diese neuen Nanoteilchen bei Raumtemperatur stabil sind, wodurch Probleme im Zusammenhang mit den Anforderungen an die Kühlkette vermieden werden", fügt Ventosa hinzu.
Die Herstellung dieser Nanopartikel wurde für ihre endgültige Anwendung optimiert, um ihre Verwendung in klinischen Studien und bei Patienten zu gewährleisten. Mit einem einstufigen, umweltfreundlichen und skalierbaren Prozess namens DELOS haben die Forscher ein Verfahren entwickelt, das den von der Europäischen Union aufgestellten Richtlinien für die gute Herstellungspraxis (GMP) entspricht.
Diese Studie hat die Funktionalität von Quatsomen bei der Verabreichung von mikroRNA in einem bei pädiatrischen Krebserkrankungen häufig vorkommenden soliden extrakraniellen Tumor, dem Neuroblastom, gezeigt, das für etwa 15 % aller Todesfälle bei pädiatrischen Krebserkrankungen verantwortlich ist und für das es keine Therapien für Hochrisikopatienten gibt. Die Ergebnisse zeigen, dass Quatsome die microRNA vor dem Abbau schützen und ihre Präsenz unter anderem in Tumoren der Leber, der Lunge und in Neuroblastom-Xenografts erhöhen.
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Originalveröffentlichung
A. Boloix, N. Feiner-Gracia, M. Köber, J. Repetto, R. Pascarella, A. Soriano, M. Masanas, N. Segovia, G. Vargas-Nadal, J. Merlo-Mas, D. Danino, I.l Abutbul-Ionita, L. Foradada, J. Roma, A. Córdoba, S. Sala, J. Sánchez de Toledo, S. Gallego, J. Veciana, L. Albertazzi, M. F. Segura, N. Ventosa; "Engineering pH-Sensitive Stable Nanovesicles for Delivery of MicroRNA Therapeutics."; Small, 18, 3, 2022.
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