Dr Petr Cigler i njegovi saradnici rade na rafiniranju molekularnih sistema za transport molekula ribonukleinske kiseline (RNA) u ćelije. Pitanje kako efikasno isporučiti RNK na određeno mesto u telu da bi se utišao gen koji ne radi, jedan je od najvećih izazova oblasti genske medicine koja se brzo razvija.
Sada su istraživači sa Instituta za organsku hemiju i biohemiju Češke akademije nauka (IOCB Prag) učinili još jedan značajan korak ka postizanju ovog cilja. Oni su detaljno opisali pripremu novog kompozitnog vektorskog nanomaterijala za transport RNK, u kojem su se uglavnom fokusirali na obezbeđivanje njegove netoksičnosti za ćelije. Razlog je u tome što štetnost do sada poznatih vektora nukleinskih kiselina predstavlja ozbiljnu prepreku širenju genske terapije.
Članak na ovu temu objavljen je u Naprednim funkcionalnim materijalima.
Petr Cigler i njegove kolege su radili sa pretpostavkom da je toksičnost vektora nukleinskih kiselina uzrokovana prekomernom akumulacijom pozitivnih naelektrisanja duž lanaca polimera nosača koji vezuju nukleinske kiseline. Zbog toga su sistematski razblažili ovaj pozitivni naboj nenaelektrisanim monomerima i otkrili da njegovo blago razblaživanje ne utiče na sposobnost sistema da prenosi nukleinske kiseline.
U svojoj temeljnoj studiji, oni takođe opisuju okolnosti pod kojima se novi materijali mogu pripremiti za upotrebu u genskoj medicini. Istraživači su obratili veliku pažnju na uslove u kojima ove supstance najefikasnije vezuju nukleinske kiseline iu kojoj stehiometrijskoj proporciji.
Ćelije mogu da regulišu translaciju gena sa iRNK na proteine na nekoliko načina. Jedan od njih je utišavanje gena uz pomoć molekula siRNA (male interferirajuće RNK). Ovo blokira proizvodnju ciljnog proteina, što je posebno korisno ako je gen koji kodira mutiran ili na neki drugi način defektan. Pored toga, moguće je intervenisati ako su narušeni urođeni mehanizmi regulacije translacije. U tom slučaju u telu se proizvodi previše proteina, što je štetno za njegovo zdravlje.
„Genska terapija nije samo visoko efikasna, već je i akutno ciljana. Njena najveća prednost leži u činjenici da precizno cilja na pojedinačne mutacije ili poremećaje bez opasnosti da promaši oznaku. Koristeći siRNA, moguće je pogoditi čak i jednu mutiranu ‘ slovo gena“, kaže Marek Kinderman, prvi autor studije, navodeći glavne prednosti genske terapije. Trenutno je pet lekova zasnovanih na siRNA odobreno za upotrebu širom sveta, a na „listi čekanja“ je još desetak.
Terapeutsku upotrebu siRNA otežava činjenica da su molekuli siRNA nestabilni i stoga se vrlo brzo razlažu u telu. Stručnjaci širom sveta se stoga bave problemom kako da isporuče siRNA na određeno mesto i da joj omoguće da radi svoj posao, a to je da zaustavi ili ograniči proizvodnju određenog nepoželjnog proteina utišavanjem gena za njega.
Ovaj zadatak je takođe preuzeo tim Petra Ciglera u IOCB Pragu, zajedno sa kolegama sa Instituta za mikrobiologiju Češke akademije nauka, na čelu sa šefom grupe za nanomedicinu, dr Veronikom Benson.
„Svaki transportni sistem je dizajniran da ispuni dva osnovna cilja: prvo, ima zadatak da zaštiti molekul od raspadanja, i drugo, mora da obezbedi njegov transport u ćeliju tako da stigne do citosola i ispuni svoju misiju droga tamo“, objašnjava Petr Cigler.
„U našoj studiji bavimo se osobinama transportnog sistema veoma detaljno. Spuštamo se sve do nivoa strukturnih detalja molekula koji stupaju u interakciju sa nukleinskim kiselinama. Opisujemo uslove neophodne da se siRNA uspešno vezuje za transportovati nanosistem i zatim doći do intracelularnog prostora.“
Istraživači iz IOCB Praga tako utiru put za upotrebu čestica koje se nazivaju nevirusni vektori, koji ne koriste viruse za prenos RNK. Oni su ceo transportni sistem, uključujući nukleinsku kiselinu, postavili na površinu dijamantskih nanočestica. To su izrazito stabilne čestice nosača, koje takođe emituju posebnu vrstu fluorescencije. Ovo omogućava praćenje njihovog putovanja kroz tkiva i praćenje kako se ponašaju unutar ćelija.
Jedna od komplikacija je što se telo teško oslobađa od nanodijamanata, pa je ova metoda genske terapije pogodna uglavnom za lečenje površinskih rana koje teško zarastu. Upravo za ove vrste terapije, sa fokusom na zarastanje čireva na nogama kod pacijenata sa dijabetesom, namenjeni su novi transportni nanomaterijali, koje je tim dr Ciglera i saradnika predstavio u ovom i drugim radovima.
Njihova najnovija dubinska studija takođe je omogućena zahvaljujući projektu AMULET, koji se fokusira na razvoj nanomaterijala više obima i okuplja osam partnera predvođenih Institutom za fizičku hemiju Jaroslava Hejrovskog.
