La tecnica ha preso il nome di nanotrasfezione tissutale (TNT).
December 16, 2019
Nel 2017, Gli scienziati hanno posizionato circa 1 milione di cellule donate (come le cellule mesenchimali raccolte dal grasso umano) su un wafer di silicio ingegnerizzato e hanno utilizzato uno stimolo elettrico per iniettare DNA sintetico nelle cellule donatrici. Come risultato di questa alimentazione forzata del DNA, come descritto da Lee, le cellule devono espellere materiale indesiderato come parte dell’RNA messaggero trascritto DNA e riparare buchi che sono stati colpiti nelle loro membrane.
La stimolazione elettrica ha avuto un effetto bonus di un aumento di mille volte dei geni terapeutici in un gran numero di esosomi rilasciati dalle cellule, un segno che la tecnologia è scalabile per produrre abbastanza nanoparticelle per l’uso nell’uomo.
Essenziale per qualsiasi terapia genica, ovviamente, è sapere quali geni devono essere rilasciati per risolvere un problema medico. Per questo lavoro, i ricercatori hanno scelto di testare i risultati sui tumori cerebrali di glioma consegnando un gene chiamato PTEN, un gene soppressore del cancro. Le mutazioni di PTEN che disattivano quel ruolo di soppressione possono consentire alle cellule tumorali di crescere incontrollate.
Per Lee, fondatore del Center for Affordable Nanoengineering of Polymeric Biomedical Devices, il produttore del gene è la parte facile. Il DNA sintetico alimentato forzatamente alle cellule donatrici viene copiato in una nuova molecola composta da RNA messaggero, che contiene le istruzioni necessarie per produrre una proteina specifica. Ogni bolla esosoma contenente RNA messaggero viene trasformata in una nanoparticella pronta per il trasporto, senza alcuna barriera emato-encefalica di cui preoccuparsi.
“Il vantaggio di questo è che non c’è tossicità, niente che provochi una risposta immunitaria”, ha detto Lee, membro del Centro per il cancro globale dello Stato dell’Ohio. “Gli esosomi vanno quasi ovunque nel corpo, compreso il passaggio della barriera emato-encefalica. La maggior parte dei farmaci non può arrivare al cervello.
I test sui topi hanno mostrato che gli esosomi marcati avevano molte più probabilità di viaggiare verso i tumori cerebrali e rallentarne la crescita rispetto alle sostanze utilizzate come controlli.
A causa del sicuro accesso degli esosomi al cervello, Lee ha affermato che questo sistema di rilascio di farmaci promette future applicazioni in malattie neurologiche come il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson.
“Speriamo che un giorno questo possa essere usato per esigenze mediche”, ha detto Lee. “Abbiamo fornito il metodo. Se qualcuno sa che tipo di combinazione genica può curare una certa malattia ma ha bisogno di una terapia, eccolo qui.”
Questo lavoro è stato supportato dalla National Science Foundation; la National Natural Science Foundation della Cina; l’Istituto Nazionale Cuore, Polmone e Sangue; l’Istituto Nazionale di Disturbi Neurologici e Ictus; il Cancer Prevention and Research Institute del Texas, l’American Brain Tumor Association; e il National Cancer Institute.
Hanno collaborato alla ricerca anche co-autori Junfeng Shi, Jingyao Sun, Xinmei Wang, Yifan Ma, Veysi Malkoc, Chiling Chiang, Kwang Kwak, Yamin Fan, Paul Bertani, Jose Otero e Wu Lu.
Fonte della storia:
Materiale fornito dalla Ohio State University. Originale scritto da Emily Caldwell. Nota: il contenuto può essere modificato per stile e lunghezza.
Riferimenti:
Zhaogang Yang, Junfeng Shi, Jing Xie, Yifan Wang, Jingyao Sun, Tongzheng Liu, Yarong Zhao, Xiuting Zhao, Xinmei Wang, Yifan Ma, Veysi Malkoc, Chiling Chiang, Weiye Deng, Yuanxin Chen, Yuan Fu, Kwang J. Kwak, Yamin Fan, Chen Kang, Changcheng Yin, June Rhee, Paul Bertani, Jose Otero, Wu Lu, Kyuson Yun, Andrew S. Lee, Wen Jiang, Lesheng Teng, Betty YS Kim, L. James Lee. Generazione su larga scala di esosomi incapsulanti di mRNA funzionali tramite nanoporificazione cellulare. Nature Biomedical Engineering, 2019; DOI: 10.1038 / s41551-019-0485-1