Ученые Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) и Университета штата Вирджиния (Virginia Commonwealth University – VCU) показали, что набор генетических инструкций, заключенный в наночастицу, может быть использован в качестве «ключа зажигания» для усиления активности определенных генов, способных помочь в выявлении и лечении рака.

Переключатель, называемый промоутером, представляет собой набор химических букв, взаимодействующий с ДНК с целью включения генов. В данном случае ученые использовали промоутер PEG-Prom, клонированный доктором философии Полом Фишером (Paul Fisher) из VCU. Промоутер PEG-Prom активируется только внутри раковых клеток.

«С помощью существующих сейчас средств визуализации, таких как КТ и ПЭТ, мы можем сказать, все ли в порядке с пациентом, но у нас нет надежных инструментов, позволяющих отличить рак от воспаления или инфекции», – объясняет профессор радиологии Университета Джонса Хопкинса доктор медицины и философии Мартин Помпер (Martin Pomper). «Как правило, после назначения онкологическим больным определенного лечения проходит не меньше месяца, прежде чем существующие в настоящее время средства позволяют оценить реакцию организма больного на данную терапию».

Профессор радиологии Университета Джонса
Хопкинса Мартин Помпер (Martin Pomper), M.D., Ph.D.
(Фото: hopkinsmedicine.org)

Чтобы отличить раковые клетки от нормальных, ученые связали PEG-Prom с геном, кодирующим люциферазу светлячков (вещество, заставляющее их светиться), а также с геном HSV1tk, инициирующим химическую реакцию с радиоактивными метками внутри клеток, которую можно обнаружить с помощью средств визуализации. Включаясь внутри раковой клетки, переключатель PEG-Prom активирует либо ген люциферазы, либо ген HSV1tk.

Исследователи заключили комбинацию PEG-Prom-ген в крошечные сферы – примерно в 50000 раз меньшие, чем булавочная головка – и внутривенно ввели наночастицы мышам с метастатическим раком молочной железы и животным с меланомой.

Результаты, опубликованные в он-лайн издании журнала Nature Medicine, показали 30-кратную разницу в возможности обнаружения содержащих люциферазу раковых клеток по сравнению с нормальными клетками, не содержащими этого вещества. Аналогичные результаты наблюдались и для раковых клеток с радиоактивными метками в сравнении с нормальными клетками без радиоактивных меток.

«Эта технология может расширить существующие возможности визуализации, позволяя выявлять проблему с большей специфичностью», – считает доктор Помпер.

Он подчеркивает, что метод может применяться при любом виде рака, а использованные в данном исследовании наночастицы и ген HSV1tk проверялись в ходе клинических испытаний, никак не связанных с его работой.

В дополнении к диагностике и мониторингу этот метод может быть модифицирован и для доставки терапевтических средств прямо в сердце раковых клеток. Один из подходов, объясняет ученый, заключается в том, чтобы использовать радиоактивные изотопы для облучения раковых клеток изнутри вместо того, чтобы облучать пациента снаружи.

Тем не менее, подчеркивает ученый, метод ограничен обнаружением опухолей размером 2 и более миллиметра, что соответствует миллионам клеток, так как современные средства визуализации не могут обнаружить что-либо меньшее. Он также отмечает, что определенные дозы наночастиц могут быть токсичны для организма, поэтому в настоящее время он и его в коллеги проводят тестирование с целью найти наиболее подходящую наночастицу.

Аннотация к статье: Tumor-specific imaging through progression elevated gene-3 promoter-driven gene expression