研究人员可以利用超声波束将RNA推进细胞 从而将RNA链有

医学 2020-10-17 22:52:38

麻省理工学院和布里格姆妇女医院的研究人员已经证明,它们可以利用超声波束将RNA推进细胞,从而将RNA链有效地传递到结肠细胞。使用这种方法,研究人员大大降低了小鼠炎症性肠病(IBD)蛋白质的生产。

麻省理工学院的科赫综合癌症研究所的博士后,该研究的主要作者卡尔·肖尔哈默(Carl Schoellhammer)说:“我们在本文中看到的是超声波可以使这些分子快速递送。”“在这种情况下,正是我们关闭了促炎分子,我们看到了这些蛋白质的巨大击倒。”

将核酸(例如RNA)递送至细胞以抑制或增强靶蛋白是一种具有治疗许多疾病潜能的策略,但事实证明,将分子递送至正确的目的地具有挑战性。研究人员展示了一种无需配制或封装RNA的简单方法,他们相信他们的技术可以用于治疗其他胃肠道(GI)疾病以及身体其他部位的疾病。

“具有交付未经任何方式修改的大量这种材料的能力,确实开辟了对线下的患者产生积极影响的可能性,”科赫研究所的研究机构Giovanni Traverso说道。布莱根妇女医院的胃肠病学家和生物医学工程师。

特拉弗索和罗伯特·兰格(Robert Langer)是麻省理工学院的戴维·H·科赫研究所教授,也是科赫研究所的成员,是该论文的高级作者,该论文发表在《胃肠病学》杂志上。

超声波推动

在2015年,同一研究小组报告了使用超声波来增强药物向胃肠道的输送。然后,研究人员将目光投向了传递诸如RNA之类的核酸,这种核酸比他们在先前研究中使用的小分子药物大得多。RNA分子在胃肠道中迅速降解,并且传递起来更具挑战性,因为RNA必须进入细胞内部才能发挥作用。

科学家对将RNA传递至细胞非常感兴趣,因为称为短干扰RNA(siRNA)的RNA片段可用于关闭特定基因。但是,由于RNA在胃肠道中极易分解,因此大多数递送工作都集中在将其包装成颗粒或合成抗核酸酶的形式以防止其降解。

在这项研究中,研究人员发现他们不需要RNA的保护膜或专门的化学修饰,因为超声波将其如此迅速地护送到细胞中。

超声波通过称为瞬时空化的现象将药物和其他分子(例如RNA)推入细胞。在低频下,超声波会在溶液中产生微小的气泡,当这些气泡破裂时,它们会产生将药物或RNA推入细胞的微小喷射。

研究人员使用这种方法在患有结肠炎(一种IBD)的小鼠中递送短链RNA,该RNA阻断了一种叫做肿瘤坏死因子α(TNFα)的炎症蛋白的产生。

未修饰的RNA通过在水溶液中的灌肠被递送到结肠。同时,研究人员使用小型探头发出0.5秒的超声波脉冲,频率范围为20至100 kHz。

接受RNA和超声波治疗的小鼠的TNFα水平降低了7到10倍,其炎症几乎消失了。超声暴露没有产生任何不利的副作用。如预期的那样,单独施用RNA没有影响。

研究人员还表明,他们可以使用这种方法来递送信使RNA(mRNA),该信使RNA大于siRNA并编码蛋白质编码基因。在这项研究中,研究人员提供了用于生物发光的萤火虫基因,以证明该技术的潜在适用性。将来,该方法可用于诱导细胞产生诸如酶之类的蛋白质,从而帮助患有由酶缺乏引起的疾病的患者。

伊坎医学院和西奈山卫生系统胃肠病学系主任布鲁斯·桑兹(Bruce Sands)表示,这种方法可能适用于多种胃肠道疾病。

“通过减少有效剂量和全身暴露,这种方法有可能增强阻断TNF等目前目标的功效和安全性。但是,还需要做更多的工作才能将超声介导的基于RNA的疗法应用于实际临床应用。”未参与研究的桑兹说。

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