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洋气!超声波驱动RNA,治疗胃肠道疾病

2017/01/24 来源:生物探索
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导读
你会吞服一种携带RNA、且能够发射超声波的药囊吗?近期,来自于MIT和布莱根妇女医院的科学家们想出一种“高招”:借助超声波将RNA送至结肠细胞内,成功阻止一种炎性肠病(IBD)致病蛋白的表达。


近期,来自于麻省理工学院和布莱根妇女医院的科学家们在《Gastroenterology》期刊发表文章,展示了他们一种治疗炎性肠病(IBD)的新方法。研究团队利用超声波技术,将沉默RNA送至结肠细胞内,成功阻止了一种致病蛋白的表达。

文章作者、麻省理工学院Koch研究所博士后Carl Schoellhammer表示:“研究的亮点在于,借助超声波实现分子的快速运输。借助这一技术,我们成功关闭了促炎分子的表达。”

将核酸分子导入细胞内,抑制或者促进靶向蛋白的表达,是治疗疾病的一个潜在疗法。但是如何将分子成功运输至靶向位置呢?Koch研究所教授、布莱根妇女医院生物医学工程师Giovanni Traverso带领研究团队找到了一个相对简单的方法。

超声波推动RNA进入细胞

早在2015年,研究团队就已经成功证实,超声波能够提高药物进入胃肠道的运输效率。随后,他们将目标从药物小分子转向核酸大分子(例如RNA)。他们对小RNA(siRNA)很感兴趣,因为它可以沉默靶向基因。

但是,RNA在消化道中很容易被分解掉,而且运输难度更高,因为RNA需要进入细胞内部才能发挥功效。所以大多数运输RNA分子的尝试都热衷于将其包装成颗粒或者将其修改成抗核酸酶版本。

Traverso团队发现,借助超声波,他们并不需要给RNA制备专门的保护外套或者对其进行化学修饰,因为它能够快速将RNA送至细胞内。实现这一过程运用的是一种瞬态空化现象(transient cavitation):在低频段,超声波使液体产生微小气泡,即空化泡。当这些空化泡爆破时,会产生推动力,促使分子进入细胞。

研究人员运用这一原理,将siRNA送至患有炎性肠病的小鼠细胞内,成功使其抑制炎症蛋白TNFα的表达。

结果发现,接受RNA和超声波处理的小鼠体内,TNFα蛋白表达水平下降了7至10倍,且患病小鼠的炎症几乎消失了。超声波处理不会造成副作用。

研究还表明,他们可以利用这一方法传递mRNA,一种比siRNA分子量大、编码蛋白质表达的模板RNA。他们选择了一个荧光蛋白基因,以验证该技术的潜力。未来,该技术能够用于诱导细胞生成蛋白,从而治疗因缺失某种酶类而引发的疾病。

研究前景

这一最新技术不需要修饰和组装RNA。研究人员相信,这一技术能够应用于治疗胃肠道疾病以及其他部位的缺陷。Koch研究所教授、布莱根妇女医院生物医学工程师Giovanni Traverso强调:“超声波有能力传递大量RNA,且不需要对其进行任何修饰。”

目前,研究团队已经成功创立了一家公司——Suono Bio,旨在进一步推动该技术的研发和应用。他们正在尝试研发一种能够携带混有药物或者RNA的液体、且能发射超声波的小型设备,类似于胶囊。他们希望,炎性肠病是他们的第一个治疗目标。

参考资料:

Ultrasound waves propel rapid delivery of RNA to treat colon inflammation

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