Von Nebraska geleitetes Projekt untersucht Milch als möglichen Krebsbekämpfer | Nebraska heute

Im Gesundheitswesen sendet vielleicht kein Wort eine erschreckendere Botschaft als „Krebs“. Gehirntumore zum Beispiel erweisen sich als besonders resistent gegenüber aktuellen Behandlungen. Nur 5 % der Patienten mit dieser Erkrankung überleben mehr als drei Jahre und die mediane Überlebenszeit beträgt 10 bis 14 Monate.

Aber ein innovatives Forschungsprojekt von Wissenschaftlern der University of Nebraska-Lincoln bietet das Potenzial für einen Durchbruch. In einem vom Bund finanzierten Projekt verfolgen Janos Zempleni, Professor am Institut für Ernährungs- und Gesundheitswissenschaften, und Husker-Kollegen einen überraschenden Weg, Milch als Vehikel zu verwenden, um krebsbekämpfende Therapeutika an das Gehirn zu liefern.

Das Konzept ist nicht so phantasievoll, wie es klingen mag – es baut auf neueren wissenschaftlichen Erkenntnissen auf. Vorläufige Ergebnisse der letzten Jahre zeigen, dass es möglich ist, die genetische Funktion des Körpers zu manipulieren, um das Wachstum von Geweben, einschließlich Krebstumoren, zu reduzieren. Wissenschaftler erreichen dieses Ergebnis, indem sie eine Art Genregulator, bekannt als siRNAs, auf das Zielgewebe lenken. Die von den siRNAs übertragene genetische Signalisierung schaltet die genetische Funktion ab, die neues Gewebewachstum ermöglicht.

Doch die Umwandlung dieses vorläufigen Befunds in eine wirksame medizinische Behandlung ist auf Hindernisse gestoßen. Bisher konnten Wissenschaftler keinen effizienten Weg finden, um die Gene konsistent und in ausreichender Menge an das Zielgebiet zu bringen.

Milch, so stellt sich heraus, bietet eine gute Chance, das Problem zu lösen. Menschen nehmen siRNAs über die Nahrung auf, wie jüngste Forschungsergebnisse zeigen. Und Milch, hat Zempleni herausgefunden, zeichnet sich durch ihre robuste Fähigkeit aus, sobald sie eingenommen wurde, den Genen zu helfen, sich auf natürliche Weise im Gehirn anzusammeln.

In ihrem Projekt werden die Husker-Forscher milchorientierte Techniken für eine effektive Genübertragung verfeinern. Insbesondere wird das Projekt Milch-transportierte siRNA-Gene verwenden, um die Wachstumsfunktion eines Gens, das als bekannt ist, abzuschalten HDI1, deren Mutationen zu Gehirntumoren führen. Die Forschung bietet auch Hoffnung, seltene hirnzentrierte genetische Anomalien anzugehen, die kleine Kinder betreffen, sagte Zempleni, Willa-Cather-Professorin für molekulare Ernährung und Direktorin des Nebraska Center for the Prevention of Obesity Diseases.

Tee UNS Das Landwirtschaftsministerium hat einen Zuschuss von 630.000 US-Dollar zur Unterstützung des Projekts bereitgestellt. Zempleni wird die Forschung in Zusammenarbeit mit Forrest Kievit, Assistenzprofessor für Biosystemtechnik, und Jiantao Guo, außerordentlicher Professor für Chemie, leiten. USDA‘s National Institute of Food and Agriculture vergab den Zuschuss.

Das langfristige Potenzial dieser Wissenschaft sei „enorm. Es wurde noch überhaupt nicht realisiert“, sagte Zempleni, Fellow der American Association for the Advancement of Sciences und Gewinner des Omtvedt Innovation Award 2015 des Institute of Agricultural and Natural Resources.

Zempleni und seine Kollegen werden Genetik und Chemie nutzen, um Exosomen, ein natürliches Nanopartikel in Milch, mit therapeutischem Material, einschließlich siRNAs, zu beladen. Um das Material auf Kuhmilch-Exosomen zu laden, müsste die Kuh zunächst genetisch modifiziert werden, eine enorm knifflige Aufgabe. Also werden die Forscher stattdessen kultivieren Mac-T-Zellen (in der genetischen Zusammensetzung Kuhmilchzellen ähnlich) im Labor, um Exosomen zu produzieren und sie dann zu Gehirntumoren bei Mäusen zu leiten.

Die Forscher zielen darauf ab, Techniken zu entwickeln, die zwei Ziele erreichen: Die siRNAs effektiv und konsistent die Tumore erreichen und die siRNAs in ausreichender Menge anreichern lassen, um das Tumorwachstum zu reduzieren.

Wenn sich diese Technologie als realisierbar erweist, wird eine groß angelegte Produktion von Exosomen erforderlich sein, um die Nachfrage der Patienten in der realen Welt zu befriedigen. Laborkulturen können nur ein geringes Volumen an Exosomen liefern. Eine Kuh hingegen kann durch ihre Milch für eine reichliche Anzahl sorgen.

Die Husker-Forscher wollen also langfristig einen großen Schritt machen, wenn ihre aktuelle Forschung die Ziele der Genlieferung erreicht: Sie werden versuchen, eine gentechnisch veränderte Kuh zu entwickeln.

Eine solche Kuh, schrieb Zempleni, würde „Milch-Exosomen absondern, die einer maximalen Abgabe von Milch förderlich sind RNS Therapeutika für Gehirntumore bei menschlichen Krebspatienten.“

Die pharmazeutische Industrie nutzt dieses allgemeine Konzept bereits. Es ist als Biopharming bekannt, was die Verwendung von Tieren zur Herstellung medizinischer Behandlungen bedeutet. Das Medikament Atryn, das zur Vorbeugung von Blutgerinnseln bei Patienten mit einer seltenen Krankheit eingesetzt wird, wird aus der Milch gentechnisch veränderter Ziegen gewonnen.

„Mit unserer Technologie könnten Sie diese Milch-Exosomen tatsächlich verwenden, das entsprechende Merkmal anbringen und Menschen, die an diesen seltenen Krankheiten leiden, ein Therapeutikum verabreichen“, sagte Zempleni. „Ich denke, dies könnte ein großer Wendepunkt sein, wenn wir eine Finanzierungsagentur dazu bringen, das Risiko der Entwicklung dieser Tiere einzugehen. Das ist eine schwierige Aufgabe. Mit dem Mac-T-Zellen, es ist relativ einfach, aber dies zu einem Vieh, einer Ziege oder einer Kuh zu bringen, ist sehr, sehr kompliziert.“

Die Forschung von Husker leistete Pionierarbeit bei der Identifizierung der Bedeutung von Milch als potenziellem Mechanismus zur Genabgabe. Im Jahr 2014 schlug Scott Baier – ein Doktorand in Zemplenis Labor – ein erstes Forschungsprojekt zu diesem Thema vor, das in einem gipfelte Zeitschrift für Ernährung die er, Zempleni und andere Husker-Kollegen gemeinsam verfasst haben. Der Artikel wurde seitdem fast 300 Mal wissenschaftlich zitiert. Baier promovierte 2015 in Ernährungswissenschaften in Nebraska und ist jetzt Senior Director of Medical Strategy bei der Vaniam Group, einem Unternehmen mit Fokus auf transformative Krebstherapien in Dallas.

Zemplenis Weg zur wissenschaftlichen Auseinandersetzung mit Genetik und Lebensmittelwissenschaften begann in seiner Jugend in seiner Heimat Deutschland.

„Ich liebte Biologie, aber in diesem Alter liebte ich es, angeln zu gehen – ich war sehr an all diesen einheimischen Fischarten aus Deutschland interessiert“, sagte er.

In den folgenden Jahren erweiterten sich seine Interessen und verlagerten sich allmählich „vom Fisch über die Biologie zur Wissenschaft“.

„Ich war zwischen Biochemie und Ernährungswissenschaft hin- und hergerissen“, sagte er. „Ich denke im Nachhinein, dass ich mit der Ernährungswissenschaft die richtige Wahl getroffen habe. Es ist ein sehr umfassender Ansatz, der es mir ermöglichte, tief in die Biochemie und Molekularbiologie einzutauchen. Ich denke also, ich habe das Beste aus beiden Welten.“

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