Теперь исследователи из лабораторий Роберта Лангера, профессора Института Дэвида Х. Коха и члена Института Коха, и Дэниела С. Кохана, директора лаборатории биоматериалов и доставки лекарств в Бостонской детской больнице, описывают в трудах Национальная академия наук, как новая стратегия срабатывания светового сигнала может обеспечить более точный контроль над местом скопления аптамеров.Аптамеры находят различное применение в визуализации рака, диагностике и терапии.
Их можно легко синтезировать в лаборатории, и они могут продемонстрировать высокое сродство и селективность по отношению к таким мишеням, как молекулы, белки и клетки.Хотя нацеленные на опухоль аптамеры в идеале должны накапливаться в опухолевых тканях в высоких концентрациях и в нормальных тканях в низких концентрациях, до сих пор этого не произошло. Аптамеры накапливаются не только в опухолях, но и в нормальных органах, особенно в печени и почках.
Такое накопление в нормальной ткани нежелательно, поскольку оно снижает терапевтический эффект аптамеров в опухолях и увеличивает токсичность в этих нормальных органах.Исследователи изучили конкретный тип аптамера, который с высокой аффинностью связывается с нуклеолином, белком, сверхэкспрессируемым при нескольких раковых заболеваниях, включая определенные клетки рака груди. Они создали дополнительный светочувствительный олигонуклеотид — короткую одиночную цепь ДНК, которая связывается с аптамером и дезактивирует его. В присутствии ультрафиолетового света связи комплементарного олигонуклеотида разрушаются и высвобождают активный аптамер.
Это позволяет лучше контролировать распределение, поскольку аптамер активируется только там, где светит УФ-свет; он остается неактивным в другом месте.Исследователи подтвердили свой подход на клеточных линиях и мышиной модели рака груди, введя гибридизированный комплекс аптамер / олигонуклеотид и направив УФ-свет на физическое местоположение опухоли.
По сравнению с тестами с несвязанным, свободным аптамером они обнаружили, что активированный светом аптамер более благоприятно распределялся в опухоли, поскольку его накопление в печени и почках уменьшалось. Кроме того, активируемый светом аптамер нацелился на опухолевые ткани с такой же точностью и удерживанием, как и свободный аптамер.
Эта стратегия является многообещающей для использования светового запуска для повышения точности и эффективности доставки лекарств, особенно потому, что аптамеры могут быть присоединены к различным терапевтическим агентам и устройствам доставки, включая химиотерапевтические препараты, миРНК и наночастицы. Хотя способность ультрафиолетового света проникать в ткани имеет ограничения, исследователи предполагают, что использование инфракрасного света, который имеет большую глубину проникновения, или введение ультрафиолетового света с помощью эндоскопии являются областями для дальнейшего изучения.«Важность этого исследования заключается в демонстрации пространственно-временной регуляции активности аптамеров in vitro и in vivo, которая может быть достигнута с помощью стратегии с фототриггером», — говорит Леле Ли, один из ведущих авторов статьи. «Наша стратегия может обеспечить подход к улучшению терапевтических показателей лекарств на основе аптамеров».
Другой ведущий автор статьи — Ронг Тонг. И Ли, и Тонг — постдоки в лабораториях Лангера и Кохана.