نانوفناوري RNA و كاربرد آن در ژن درماني سرطان ريه

RNA Nanotechnology in Gene Therapy of Lung Cancer

ماكرومولكول هاي زيستي اعم از RNA، DNA و پروتئين ها به دليل دارا بودن پتانسيل هاي ذاتي ويژه، به عنوان واحدهاي ساختاري براي تهيه نانوابزارها، بكار گرفته مي شوند. پروتئين ها در نانوزيست فناوري بصورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند و نانوفناوري DNA نيز از جوانب بسياري مطالعه شده است. اما مفهوم نانوفناوري RNA اخيرا مطرح گرديده است و اولين شواهد مبني بر ساخت نانوذرات RNA از طريق فرايند خودساماندهي چندين مولكول RNA طبيعي يا مهندسي شده، در سال 1998 مطرح شد. از آنجايي كه مولكول هاي RNA به مانند DNA به سهولت قابل دست ورزي بوده و مثل پروتئين ها داراي تنوع بسيار در ساختار و عملكرد خود هستند، در نانوزيست فناوري بسيار مورد توجه واقع شده اند. نانوذرات RNA طي فرايند خودسامانده و با استفاده از ميانكنش هاي هماهنگ، بين مولكول هاي RNA گرد هم مي آيند و ساختارهاي دو يا سه بعدي را ايجاد مي كنند. اولين و بهترين RNA با كاربرد نانوفناوري كه تاكنون شناخته شده، موتور packing RNA باكتريوفاژ 29φ است كه قابليت ايجاد ديمر، تريمر و هگزامر را داراست. به اين نانوذرات، مي توان مولكول هاي درماني، تشخيصي و گيرنده ها، اعم از siRNA ها، ريبوزيم ها و آپتامرهاي RNA را مت‍صل نمود. از جمله عوامل درماني قابل استفاده، siRNAهاي طراحي شده عليه سرطان ريه است. در اين سرطان، بافت بدخيم در يك يا هر دو ريه رشد مي كند. سرطان ريه يكي از همه گيرترين سرطان ها در سراسر جهان است و بيش از 80% بيماران در كمتر از 5 سال از زمان شناسايي بيماري، جان خود را از دست مي دهند. از بين همه siRNAهاي مورد استفاده براي درمان سرطان ريه، siRNAهاي ژن هاي KRAS و P53 تاثير بيشتري در بهبودي اين بيماري نشان داده اند. در اين مقاله، مفاهيم مربوط به ساختار و عملكرد RNAهاي مورد استفاده در نانوزيست فناوري، رويكردهاي مورد استفاده به منظور مهندسي يا ساخت اين RNAها و تبديل آنها به نانوذرات كاربردي مرور گشته و نقش آنها در درمان سرطان ريه بررسي شده است.

Biological macromolecules, including DNA, RNA, and proteins, have intrinsic features that make them potential building blocks for the fabrication of nanodevices. Peptides and proteins have been studied for applications in nanotechnology extendedly and the field of DNA nanotechnology is now well established. The concept of RNA nanotechnology has been around for more than a decade, and the first evidence for the construction of RNA nanoparticles through the self-assembly of several re-engineered natural RNA molecules reported in 1998. Since RNA molecules can be designed and manipulated with both a level of simplicity characteristic of DNA and a versatile flexibility in structure and function (including enzymatic activities) similar to that of proteins, there became an interesting candidate for nanotechnological applications. Two and three dimensional structure of RNA nanoparticles can be fabricated by self-assembled interactions of special RNA molecules. The best characterized RNA multiplier and the first to be described in the RNA nanotechnological application is the motor pRNA of bacteriophage phi29 which form dimers, trimers, and hexamers. Both ribozyme or therapeutic siRNA and a receptor binding RNA aptamer have been engineered into individual RNA nanoparticles. The most important disease that needs the help of RNA nanotechnology to improve the degree of malignancy is lung cancer. Lung cancer is one of the widespread cancers all over the word and the patients often died after 5 years of challenging with this disease. Among all siRNAs applied for lung cancer therapy KRAS and P53 siRNAs are most important one on. This review covers the basic concepts of RNA nanoparticles structure and their role in lung cancer therapy.