За първи път в света изследователи от Университета в Тел Авив са кодирали токсин, произвеждан от бактерии, в молекули мРНК (месинджър РНК) и са доставили тези частици директно в раковите клетки, принуждавайки клетките да произвеждат токсина - който в крайна сметка ги убива с успеваемост от 50%.
Революционното изследване е ръководено от докторантката Ясмин Гранот-Маток (Yasmin Granot-Matok) и проф. д-р Дан Пеер (Dan Peer), пионер в разработването на РНК терапии и ръководител на Лабораторията по наномедицина във Школата по биомедицина и ракови изследвания "Шмунис", който е и вицепрезидент по научноизследователската и развойна дейност на Университета в Тел Авив. Резултатите от проучването са публикувани в Theranostics.
"Много бактерии отделят токсини. Най-известният от тях вероятно е ботулиновият токсин, който се инжектира при лечението с ботокс. Друга класическа техника за лечение е химиотерапията, включваща доставянето на малки молекули чрез кръвообращението, за да се убият ефективно раковите клетки. Химиотерапията обаче има основен недостатък: тя не е селективна и убива и здрави клетки. Нашата идея бе да доставим безопасни мРНК молекули, кодирани за бактериален токсин, директно в раковите клетки - като ги накараме да произвеждат токсичния протеин, който по-късно ще ги убие. Това е като да поставим троянски кон в раковата клетка", обяснява професор Пеер.
Първо, изследователският екип кодира генетичната информация за токсичния протеин, произвеждан от бактерии от семейството Pseudomonas, в мРНК молекули (наподобявайки процедурата, при която генетичната информация за протеина на шипа COVID-19 бе кодирана в мРНК молекули за създаването на ваксината).
След това молекулите на мРНК са опаковани в липидни наночастици, разработени в лабораторията на професор Пеер, и са покрити с антитела, за да се гарантира, че инструкциите за производство на токсина ще достигнат до целта си - раковите клетки. Частиците са инжектирани в туморите на животински модели с меланомен рак на кожата. След еднократно инжектиране 44-60 % от раковите клетки изчезват.
"В нашето изследване раковата клетка произвежда токсичния протеин, който в крайна сметка я убива", разказва професор Пеер. "Използвахме бактерии псевдомонас и меланомен рак, но това бе само въпрос на удобство. Много анаеробни бактерии, особено тези, които живеят в земята, отделят токсини и повечето от тези токсини вероятно могат да бъдат използвани с нашия метод. Това е нашата "рецепта" и ние знаем как да я доставим директно до целевите клетки с нашите наночастици."
"Когато раковата клетка прочете "рецептата" в другия край, тя започва да произвежда токсин, сякаш е самата бактерия, и този самопроизведен токсин в крайна сметка я убива. По този начин с едно просто инжектиране в туморното легло можем да накараме раковите клетки да "извършат самоубийство", без да увреждат здравите клетки. Освен това раковите клетки не могат да развият резистентност към нашата технология, както често се случва при химиотерапията, защото винаги можем да използваме друг естествен токсин."
Yasmin Granot-Matok et al, Lipid nanoparticles-loaded with toxin mRNA represents a new strategy for the treatment of solid tumors, Theranostics (2023). DOI: 10.7150/thno.82228
Researchers induce cancer cells to 'commit suicide' with a self-produced bacterial toxin, Tel-Aviv University
