Die synthetische Biologie verwendet, um Ziel-Krebszellen unter Schonung gesunden Gewebes, die Studie berichtet

Künstliche Proteine entwickelt, um zu erkennen, übermäßig aktive biologische pathways kann töten Krebszellen unter Schonung Ihrer gesunden Kollegen, laut einer Studie von Forschern an der Stanford University School of Medicine.

Die anpassbare Ansatz, den die Forscher nennen RASER, stützt sich auf nur zwei Proteine: Die erste wird aktiviert, in der Gegenwart eines „always on“ Wachstum-signal, die oft in Krebs-Zellen, und die zweite führt eine Forscherin programmierte Antwort, wie die Auslösung der expression von Genen, die in der Zelle den Tod.

Obwohl die Experimente beschränkten sich auf die Zellen im Labor gezüchtet, die Forscher glauben, dass die Ergebnisse könnten dazu führen, eine neue Art der Krebstherapie, die synthetische Proteine liefern sehr gezielten und individuellen Behandlungen zu umgehen, die manchmal verheerenden Nebenwirkungen der aktuellen Optionen.

„Wir sind effektiv Neuverkabelung die Krebszellen zu bringen, über ein Ergebnis unserer Wahl“, sagte Michael Lin, MD, Ph. D., associate professor für Neurobiologie und des bioengineering. „Wir haben immer nach einen Weg gesucht, um zu töten Krebszellen, aber nicht normale Zellen. Krebszellen entstehen aus fehlerhafter Signale, die es Ihnen ermöglichen, zu wachsen unangemessen, so haben wir also gehackt in die Krebs-Zellen umleiten diese fehlerhafte Signale zu etwas nützlich.“

Ein Papier beschreibt die Arbeit veröffentlicht werden Kann 2 in der Wissenschaft. Lin ist der senior-Autor. Ehemalige Doktorand Hokyung Chung, Ph. D., der führende Autor.

Signale von Rezeptoren

Viele Krebse verlassen sich auf eine Reihe von Signalen, die Ihren Ursprung von der Proteine, sogenannte Rezeptoren, die sich über die Membran der Zelle. Diese signalkaskaden, oder die Wege, sind von gesunden Zellen wachsen in Reaktion auf externe Vorgaben, zum Beispiel während der Entwicklung oder Wiederherstellung von Verletzungen. Oft, jedoch, diese rezeptor-Proteine mutiert oder überexprimiert in Krebszellen in einer Weise, die machen die rezeptor-protein „always on“, bei der die Zelle mit ständigen, unbegründeten Signale für Wachstum. Die Forscher konzentrierten sich auf zwei Rezeptoren, die EGFR-und HER2—Mitglieder einer Familie von Rezeptoren, die sogenannten ErbB-Rezeptoren, die oft Laufwerk, das Wachstum von Gehirn -, Lungen-und Brustkrebs zu erkranken. HER2, zum Beispiel, ist Ziel von Herceptin bei Brustkrebs.

Viele gemeinsame anti-Krebs-Medikamente, darunter auch Herceptin, Arbeit durch die Blockierung der Kaskade von Signalen ausgelöst durch rezeptor-Aktivierung. Leider, jedoch, diese Medikamente haben keine Möglichkeit, zu unterscheiden zwischen Krebszellen, in denen der Weg wird immer aktiviert, und die gesunden Zellen gehen über Ihr Geschäft wie üblich. Das ist, wo Lin und sein team kommen in.

„Wir hatten nicht eine Droge, die können sagen, der Unterschied zwischen einem Pfad Signalisierung normal und eine, die ungewöhnlich aktiv,“ Lin sagte. „Wir wussten, wir brauchten eine bessere Strategie, eine rationale Art der Behandlung von Krebs. Aber wir haben nicht einen Weg, es zu tun, bis vor kurzem.“

Gestaltung eines synthetischen proteins

Chung und Ihren Kollegen entwickelt, ein synthetisches protein, das aus zwei Natürliche Proteine, die miteinander verschmolzen—die eine, die bindet an aktiven ErbB-Rezeptoren und eine andere, spaltet eine Aminosäure-Sequenz. Sie dann entwickelt eine zweites protein, bindet an die innere Oberfläche der Zellmembran und enthält eine anpassbare „cargo“ – Sequenz, können Sie bestimmte Aktionen auszuführen in der Zelle. Wenn das erste protein bindet an einen aktiven ErbB-rezeptor, schneidet es das zweite protein und löst die Fracht in das innere der Zelle.

„Wenn der rezeptor-protein ist immer auf, wie es in den Krebszellen freigesetzt cargo-protein Reichert sich im Laufe der Zeit“ Chung sagte. „Schließlich genug ansammelt, um einen Effekt auf die Zelle. Auf diese Weise erzeugt das system eine Wirkung nur in Krebszellen, und wir wandeln immer-auf Zustand des Rezeptors in unterschiedliche Ergebnisse durch die Wahl des cargo-proteins.“

Nach mehreren Runden basteln, das team sah, dass Ihre RASER-system, die Abkürzung steht für „Neuverkabelung aberrante Signaltransduktion zu Effektor-release,“ war hochspezifisch für Krebszellen abhängig von ErbB-rezeptor-Aktivität. Für Ihren ersten test können Sie wählen, zu verwenden, einem protein involviert in der Auslösung von Zelltod als die RASER, die Fracht.

Töten nur überaktiven Zellen

Das team verglich die RASER system um zwei Therapien, die derzeit verwendet werden, bei metastasierendem Brustkrebs eine Chemotherapie und ein Medikament, das Blöcke ErbB-Aktivität—auf mehrere Arten von kultivierten Zellen: Brust-und Lungenkrebs-Zellen, in denen die ErbB-Signalwegs war übermäßig aktiv ist; Brustkrebs-Zellen in die ErbB-Aktivität war normal; und noncancerous Brust-und Lungen-Zell-Linien.

Die Forscher fanden heraus, dass die traditionelle Chemotherapie aus carboplatin und paclitaxel tötete alle Zellen undifferenziert. Die Wirkung der ErbB-Signalweg-inhibitor, auf die Lebensfähigkeit der Zellen variiert und nicht verlässlich korrelieren mit den ErbB-Signalweg-Aktivität. Nur RASER gezielt getötet, diejenigen Zellen, in denen die ErbB-Signalwegs war übermäßig aktiv, während schonende jene, in denen die ErbB-Aktivität war normal.

Während viel Arbeit getan werden, um zu erfahren, ob RASER ist wirksam in menschlichen Tumoren, die Forscher sind begeistert von den Möglichkeiten des re-engineering des Systems zu erkennen, andere-Rezeptoren in Tumoren mutiert und der Austausch der Ladungen zu erzielen unterschiedliche Ergebnisse. Herausforderungen gehören das lernen, wie man am besten zu liefern, synthetische Proteine in Tumoren und das Verständnis, wie das Immunsystem reagieren könnte, um RASER. Aber Lin ist optimistisch.