Development of siRNN, a personalized anticancer drug
- Reference number
- ICA12-0006
- Start and end dates
- 140101-180831
- Amount granted
- 3 000 000 SEK
- Administrative organization
- Karolinska Institutet
- Research area
- Life Sciences
Summary
RNAi is known for its high catalytic activity and target selectivity, making it extremely suitable for personalized cancer treatment. Peptide transduction domains (PTDs) are short cationic peptides that can be utilized to transport the active short interfering RNA (siRNA) into cells to induce RNAi. Since siRNAs are negatively charged and PTDs are positively charged conjugation of these two molecules leads to precipitation. We have developed bioreversible modifications that mask the negative charges on the siRNA (siRNN) and enable PTD conjugation and transportation of the PTD-siRNN into cancer cells. Inside the cell the PTD and the siRNN modifications are cleaved, resulting in wild type siRNAs that induce target mRNA cleavage and knockdown of the corresponding pathological protein. PTDs and siRNNs are easily synthesized and protein knockdown is assessed by flow cytometry and polymerase chain reaction after PTD-siRNN cancer cell treatment. Once the most efficient PTD-siRNN has been determined the project will move into in vivo studies to evaluate the PTD-siRNN prodrug efficiency to target tumors in mouse models. This new strategy will completely revolutionize current anticancer therapies as siRNA induce mRNA degradation with an EC50 of approximately 10-12 M inside the cytoplasm. Furthermore, personalized cancer treatments will finally become reality since each siRNN strand can be easily designed and synthesized to target pathological proteins of fast mutating cancer cells.
Popular science description
Alla kroppens celler har en ritning för hur de ska se ut och fungera. Denna ritning kallas DNA och används när ett nytt protein ska tillverkas i cellen. Proteiner i sin tur är cellens arbetare och sköter alla cellens funktioner som vid till exempel celldelning. När ett nytt protein ska bildas, läses DNA av och en näst intill identisk kopia skapas som kallas RNA och används som mall för att tillverka det nya proteinet. Forskare har lyckats skapa korta, syntetiska RNA-sekvenser som kan transporteras in i cellen och aktivera nedbrytning av RNA-mallen i en process kallad RNA interference (RNAi), vilket gör att proteinet som mallen kodar för inte bildas. Cancer orsakas ofta av att det blir fel i ett eller flera av cellens proteiner, vilket leder till att cellen delar sig obehindrat. Om RNA-mallen som kodar för cancerproteinet bryts ner innan den har lästs av, kan cancerproteinet inte tillverkas. Hittills har det varit svårt att transportera syntetiska RNA-sekvenser in i cellen på grund av att de är för stora för att ta sig igenom cellens skyddande plasmamembran. En lämplig transportör för den syntetiska RNA-sekvensen är cellpenetrerande peptider vilka är korta, positivt laddade peptider som kan transportera molekyler in i celler. När RNA-sekvensen, som är negativt laddad, ska kopplas ihop med peptiden binder deras respektive laddningar varandra och peptiden kan inte längre binda till cellmembranet och transportera RNA-sekvensen. Vi har utvecklat skyddsgrupper som sättas fast på RNA-sekvensens negativa laddningar innan den kopplas ihop med peptiden för att sedan transporters genom plasmamembranet. Inuti cellen klyvs skyddsgrupperna av från RNA-sekvensen som då kan binda och aktivera nedbrytning av RNA-mallen för cancerproteinet. På så sätt stoppas tillverkningen av proteinet som orsakar cancer och vanligtvis dör cancercellen. Målet är att kunna behandla all sorts cancer med den modifierade RNA-sekvensen som tack vare skyddsgrupperna kan kopplas ihop med den cellpenetrerande peptiden och transporteras in i cellen. Eftersom varje protein i cellen har en unik DNA-sekvens kan man skräddarsy den syntetiska RNA-sekvensen inför varje anticancer behandling. Detta kommer att minska den effektiva dosen som krävs för att bota cancern samt leda till att patienten får färre biverkningar. RNAi är en naturlig mekanism som kan utnyttjas för att stoppa tillverkningen av proteiner som orsakar cancer genom att använda våra modifierade RNA-sekvenser.