Ein internationales Forscherteam hat eine Nanokapsel entwickelt, die in der Lage ist, die Blut-Hirn-Schranke (BBB) zu überwinden, um das Bearbeitungswerkzeug CRISPR-Cas9 zur Behandlung eines Gehirntumors zu tragen. In ihrem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel Wissenschaftliche Fortschritte, Die Gruppe beschreibt, wie sie ihre Kapsel hergestellt haben und wie gut sie funktionierte, als sie an Mäusen mit einem Glioblastom getestet wurde.
Glioblastome sind notorisch schwer zu behandeln. Die Tumore entstehen im Gehirn und ihr Wachstum schädigt das Gewebe. Zu den Behandlungsoptionen gehören die chirurgische Entfernung, direkte Injektionen von Therapien, die die Krebszellen abtöten sollen, oder das Einbringen von CRISPR-Viren in den Blutkreislauf. Jede dieser Optionen hat einen Nachteil, von beschädigtem Hirngewebe bis hin zur Ineffektivität aufgrund von Schwierigkeiten mit Therapien, die die BBB überschreiten. In diesem neuen Versuch haben die Forscher einen neuen Ansatz ausprobiert und eine Nanokapsel verwendet, um das Bearbeitungswerkzeug CRISPR-Cas9 zum Gehirntumor zu transportieren, wo es auf ein Gen abzielt, das für die Entwicklung neuer Zellen verantwortlich ist – eine Kapsel, die dazu in der Lage ist sicher Überqueren der BBB.
Die Hülle der Nanokapsel wurde unter Verwendung eines Disulfid-vernetzten Polymers hergestellt, das dann mit einem Angiopep-2-Peptid besprenkelt wurde. Das Peptid wurde hinzugefügt, um eine neutrale Oberflächenladung zu erzeugen, damit es nicht von Ribonuklease angegriffen wird. Die Schale war gerade groß genug, um einen Cas9-Komplex aufzunehmen, aber immer noch klein genug (ungefähr 30 Nanometer lang), um ihn durch die BBB passieren zu lassen.
Die Forscher testeten ihr Nanokapsel-Abgabesystem in Glioblastom-Mausmodellen. Jedem wurde eine einzelne Schwanzinjektion verabreicht – einige erhielten das neu entwickelte Nanokapsel-Abgabesystem, während andere eine Kontrolle erhielten. Die Forscher fanden heraus, dass die Mäuse, denen die neue Therapie verabreicht wurde, eine mittlere Überlebenszeit von 68 Tagen hatten, verglichen mit 24 Tagen bei der Kontrollgruppe. Sie fanden auch eine Rate von weniger als 0,5 % unerwünschter genetischer Mutationen in anderem Gehirngewebe.
Die Forscher schlagen vor, dass ihre Arbeit einen neuen Schritt in Richtung nichtinvasiver und nichtviraler Ansätze zur Behandlung von Glioblastomen darstellt, obwohl sie anerkennen, dass noch viel mehr Arbeit geleistet werden muss, bevor festgestellt werden kann, ob derselbe Ansatz beim Menschen sowohl sicher als auch wirksam ist.
Yan Zou et al, Blut-Hirn-Schranke – durchdringende einzelne CRISPR-Cas9-Nanokapseln für eine effektive und sichere Glioblastom-Gentherapie, Wissenschaftliche Fortschritte (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abm8011
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