麻省理工学院的研究人员开发了这种水凝胶，其中嵌入了三螺旋microRNA颗粒，并将其用于治疗小鼠癌症。图像：JoãoConde，Nuria Oliva和Natalie Artzi
通过将RNA链扭曲成三重螺旋并将其嵌入生物相容性凝胶中，麻省理工学院的研究人员开发了一种新的方法来缩小具有侵略性乳腺癌的小鼠体内的肿瘤。
二十年前，科学家发现称为microRNA的短链RNA可帮助细胞微调其基因表达。某些microRNA的破坏或丢失与癌症有关，从而增加了通过调节microRNA水平治疗肿瘤的可能性。
开发此类治疗方法需要将microRNA递送至肿瘤，这已被证明是困难的。但是，麻省理工学院的研究人员现在表明，通过将RNA链扭曲成三重螺旋并将其嵌入生物相容性凝胶中，它们不仅可以有效地传递链，还可以利用它们缩小小鼠的侵袭性肿瘤。
使用这项技术，研究人员通过同时开启一种抑制肿瘤的microRNA并使其失活，从而极大地提高了癌症的存活率。他们认为，他们的方法还可用于递送其他类型的RNA，DNA和其他治疗性分子。
麻省理工学院的医学工程与科学研究所（IMES）的研究科学家，布莱根妇女医院的医学助理教授娜塔莉·阿齐（Natalie Artzi）说：“这是一个可以传递任何感兴趣基因的平台。”“这项工作表明了在癌症防治中进行局部分娩的希望。特别是在基因治疗方面，三链体结构改善了RNA的稳定性，摄取和转染效率。”
Artzi是12月7日出版的《自然材料》（Nature Materials）上描述该技术的论文的高级作者。该研究的主要作者是IMES博士后JoãoConde。
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Artzi说，这项新技术反映了癌症研究人员向设计更具针对性和选择性的治疗方法的转变。“癌症被认为是必须进行全身治疗的全身性疾病。但是，在某些情况下，实体瘤可以受益于局部治疗，包括基因治疗或化学疗法。”她说。
为了创建他们的新系统，研究人员利用了Artzi和她的同事先前开发的材料，这种材料由两种被称为葡聚糖和树枝状聚合物的聚合物制成，作为组织胶。
在这项新研究中，Artzi和Conde利用树枝状聚合物与感兴趣的microRNA形成自组装结构的能力。首先，他们将三股microRNA的三股螺旋缠绕在一起，形成了比单股或双股RNA链稳定得多的分子。然后，这些三链体结合至树枝状聚合物分子，其中一些形成纳米颗粒，并且当添加右旋糖酐时，可注射制剂凝胶在实体瘤的顶部。
一旦置于肿瘤上，凝胶将缓慢释放microRNA-树状聚合物颗粒，该颗粒被吸收到肿瘤细胞中。颗粒进入细胞后，酶将每个三重螺旋切成三条独立的microRNA链。
MicroRNA通过破坏信使RNA分子来改变基因表达，信使RNA分子将DNA的指示传递给细胞的蛋白质构建机器。据信人类基因组编码1000多种microRNA，其中许多可能在无法正常工作时引起疾病。
在这项研究中，研究人员提供了两个靶向的microRNA序列，以及第三条链，其唯一功能是保持螺旋结构稳定。其中一条链模拟了称为miR-205的天然存在的microRNA的作用，该miRNA在癌细胞中经常沉默。另一个阻滞了一种称为miR-221的microRNA，该miRNA在癌细胞中通常过度活跃。
研究人员在植入了三阴性乳腺癌的小鼠中测试了microRNA递送平台，该小鼠缺乏三种最常见的乳腺癌标志物：雌激素受体，孕激素受体和Her2。这种肿瘤通常很难治疗。
研究人员发现，用作为三倍螺旋线传递的microRNA处理这些小鼠远比标准化学疗法有效。使用三重螺旋疗法，肿瘤缩小了90％，小鼠存活了长达75天，而其他疗法（包括相同microRNA的单链和双链）则不到一周。
研究人员发现，这项研究中使用的microRNA组合似乎通过干扰癌细胞的生长和粘附其他细胞的能力而起作用。
休斯顿卫理公会研究所主席兼首席执行官毛罗·法拉利（Mauro Ferrari）说：“这是原则的很好证明。”“在许多方面，microRNA是靶向癌症治疗的终极机会，但交付它的问题一直是棘手的。”
确定目标
Artzi和Conde现在计划寻找可以对抗其他类型肿瘤的microRNA组合。Artzi说，这种递送技术可能最适用于可触及的实体瘤，例如乳腺，结肠和可能的脑瘤。
这种类型的microRNA治疗也可以用于防止肿瘤扩散到全身。已经发现几种微小RNA序列在该过程中起作用，称为转移。
“涉及转移的microRNA如此之多。这确实是一个尚未开发的领域，”康德说。
研究人员还正在研究使用这种技术来传递其他类型的核酸，包括用于RNA干扰的短干扰RNA和用于基因治疗的DNA。“我们真的想确定正确的目标，并使用该平台以非常有效的方式交付它们，” Artzi说。
出版物：JoãoConde等人，“用于在肿瘤微环境中调节microRNA的自组装RNA三重螺旋水凝胶支架”，《自然材料》，2015年； doi：10.1038 / nmat4497
