לפי חוקרים מפן סטייט, "ננו-חלקיק GPS" שפותח חדש המוזרק לווריד יכול להיכנס לתאי סרטן כדי לתת אגרוף גנטי לחלבון המעורב בגידול והתפשטות הגידול. הם בדקו את הגישה שלהם בקווי תאים אנושיים ובעכברים כדי להפיל ביעילות גן הגורם לסרטן, ודיווחו שהטכניקה עשויה להציע טיפול מדויק ויעיל יותר לסרטן שד שידוע לשמצה קשה לטיפול.
הם פרסמו את עבודתם היום (11 במרץ) ב ACS Nano. הם גם הגישו בקשה זמנית לפטנט על הטכנולוגיה המתוארת במחקר זה.
"פיתחנו ננו-חלקיק GPS שיכול למצוא את האתר שבו הוא נחוץ", אמר הסופר המקביל Dipanjan Pan, פרופסור יו"ר דורותי פוהר האק וג'יי לויד האק לננו-רפואה ופרופסור להנדסה גרעינית ולמדעי והנדסת חומרים בפן סטייט . "פעם שם -; ורק שם -; הוא יכול לספק חלבונים לעריכת גנים כדי למנוע מהתאים הסרטניים להתפשט. זו הייתה משימה קשה, אבל הראינו שהמערכת פועלת לסרטן שד דמוי בסיס".
בדומה לסרטן שד משולש-שלילי, סרטן שד דמוי בסיס עשוי להיות פחות שכיח מסרטן שד אחרים, אבל הם יכולים להיות הרבה יותר מאתגרים לטיפול, בעיקר בגלל שהם חסרים את שלושת המטרות הטיפוליות שנמצאות בסרטן שד אחרים. הם גם נוטים להיות אגרסיביים, גידולים שגדלים במהירות ומשירים תאים שמתפשטים למקומות אחרים בגוף. תאים אלה יכולים לזרוע גידולים נוספים, תהליך הנקרא גרורות.
"גרורות הן אתגר עצום, במיוחד עם סוגי סרטן כמו סרטן שד משולש שלילי וסרטן שד דמוי בסיס", אמרה פאן. "הסרטן יכול להיות קשה לגילוי ואינו מופיע במהלך בדיקת ממוגרפיה שגרתית, והוא משפיע בעיקר על האוכלוסייה הצעירה או האוכלוסייה האפרו-אמריקאית שאולי עדיין לא מקבלת טיפול מונע. התוצאה יכולה להיות מאוד מאוד גרועה, אז יש ברור צורך קליני לא מסופק לטיפולים יעילים יותר כאשר הסרטן לא נתפס מוקדם מספיק."
הצוות ייצר ננו-חלקיק של סוס טרויאני, המסווה אותו עם מולקולות שומניות שעוצבו במיוחד שנראות כמו שומנים טבעיים וארז אותו מלא מולקולות CRISPR-Cas9. מולקולות אלו יכולות למקד את החומר הגנטי של תא, לזהות גן מסוים ולהפיל אותו, או להפוך אותו ללא יעיל. במקרה זה, המערכת כיוונה לקופסת המזלג האנושית c1 (FOXC1), המעורבת בגרימת גרורות.
פאן תיאר את השומנים המעצבים כ"צוויטריונים", כלומר יש להם מטען כמעט נייטרלי על מעטפת הננו-חלקיק. זה מונע מהמערכת החיסונית של הגוף לתקוף את הננו-חלקיק -; כי הוא מוסווה כמולקולה לא מאיימת, נורמלית -; ויכול לעזור לשחרר את המטען, אבל רק כאשר השומנים מזהים את סביבת ה-pH הנמוכה של התא הסרטני. כדי להבטיח שהליפידים יפעלו רק ב-pH נמוך זה, החוקרים תכננו אותם להעביר את המטענים שלהם לחיוביים ברגע שהם נכנסים למיקרו-סביבה של הגידול החומצי יותר, מה שיפעיל את שחרור המטען.
אבל הגוף הוא מקום עצום, אז איך החוקרים יכלו להבטיח שמטען ה-CRISPR-Cas9 הגיע ליעד הנכון? כדי להבטיח שהננו-חלקיק ייקשר לתאים הנכונים, הם חיברו מולקולת הדבקה של תאי אפיתל (EpCAM), הידועה כנקשרת לתאי סרטן שד דמויי בסיס.
"אף אחד מעולם לא ניסה למקד לתא סרטני דמוי שד דמוי שד עם מערכת מסירה המגיבה להקשר שיכולה להפיל גנטית את הגן המעניין", אמר פאן. "אנחנו הראשונים להראות שאפשר לעשות את זה".
אחרים פיתחו מערכות מסירה ויראליות, שחטפו חלקיק וירוס כדי לשאת טיפול לתאים, ומערכות מסירה לא ויראליות, תוך שימוש בחלקיקים. ההבדל, אמר פאן, בגישת הצוות שלו הוא השומנים פני השטח שנועדו להגיב רק בסביבת היעד, מה שמפחית את הפוטנציאל לאספקה מחוץ למטרה ולפגיעה בתאים בריאים. כמו כן, הוא הוסיף, מכיוון שהגוף אינו מחשיב את השומנים כאיום, יש פחות סיכוי לתגובה חיסונית, שאותה הם אימתו בניסויים שלהם.
הצוות בדק לראשונה את הגישה בתאי סרטן שד משולשים שליליים אנושיים, תוך אימות שהננו-חלקיק יפרוס את מערכת CRISPR/Cas9 בסביבה הנכונה. הם אישרו שהננו-חלקיק יכול למצוא את דרכו לגידול במודל עכבר, לפרוס את המערכת ולהפיל בהצלחה את FOXC1.
בשלב הבא, אמר פאן, החוקרים מתכננים להמשיך ולבחון את פלטפורמת הננו-חלקיקים במטרה בסופו של דבר ליישם אותה קלינית בבני אדם.
"אנחנו גם בוחנים איך עוד נוכל ליישם את טכנולוגיית הפלטפורמה", אמר פאן. "אנחנו יכולים להתאים אישית את המולקולות על פני השטח, את המטען שהוא נושא, ולהשתמש בו כדי לעודד ריפוי בתחומים אחרים. יש הרבה פוטנציאל בפלטפורמה הזו".
המחבר הראשון פאריקשיט מויטרה, היה עוזר מחקר להנדסה גרעינית במעבדתו של פאן בפן סטייט בזמן המחקר וכיום הוא עוזר פרופסור במכון ההודי לחינוך ומחקר מדעי בברהמפור; דיוויד סקרודצקי, מתיו מולינרו, ניבטה גונאסילן, כולם דוקטורנטים בפן סטייט; Dinabandhu Sar, University of Illinois, Urbana-Champaign; תרזה אדיטיה, פוסט דוקטורט חוקרת בהנדסה גרעינית בפן סטייט; דיפנדרה דהל ופריאנקה ריי, שניהם חוקרים בתר-דוקטורט במעבדתו של פאן במוסד הקודם שלו באוניברסיטת מרילנד בולטימור.
