Glioblastoma multiforme (GBM) is a neurologically debilitating disease that culminates in death 14 to 16 months after diagnosis. An incomplete understanding of how cataloged genetic aberrations promote therapy resistance, combined with ineffective drug delivery to the central nervous system, has rendered GBM incurable. Functional genomics efforts have implicated several oncogenes in GBM pathogenesis but have rarely led to the implementation of targeted therapies. This is partly because many "undruggable" oncogenes cannot be targeted by small molecules or antibodies. We preclinically evaluate an RNA interference (RNAi)-based nanomedicine platform, based on spherical nucleic acid (SNA) nanoparticle conjugates, to neutralize oncogene expression in GBM. SNAs consist of gold nanoparticles covalently functionalized with densely packed, highly oriented small interfering RNA duplexes. In the absence of auxiliary transfection strategies or chemical modifications, SNAs efficiently entered primary and transformed glial cells in vitro. In vivo, the SNAs penetrated the blood-brain barrier and blood-tumor barrier to disseminate throughout xenogeneic glioma explants. SNAs targeting the oncoprotein Bcl2Like12 (Bcl2L12)--an effector caspase and p53 inhibitor overexpressed in GBM relative to normal brain and low-grade astrocytomas--were effective in knocking down endogenous Bcl2L12 mRNA and protein levels, and sensitized glioma cells toward therapy-induced apoptosis by enhancing effector caspase and p53 activity. Further, systemically delivered SNAs reduced Bcl2L12 expression in intracerebral GBM, increased intratumoral apoptosis, and reduced tumor burden and progression in xenografted mice, without adverse side effects. Thus, silencing antiapoptotic signaling using SNAs represents a new approach for systemic RNAi therapy for GBM and possibly other lethal malignancies.

Glioblastoma multiforme (GBM) is a lethal, therapy-resistant brain cancer consisting of numerous tumor cell subpopulations, including stem-like glioma-initiating cells (GICs), which contribute to tumor recurrence following initial response to therapy. Here, we identified miR-182 as a regulator of apoptosis, growth, and differentiation programs whose expression level is correlated with GBM patient survival. Repression of Bcl2-like12 (Bcl2L12), c-Met, and hypoxia-inducible factor 2α (HIF2A) is of central importance to miR-182 anti-tumor activity, as it results in enhanced therapy susceptibility, decreased GIC sphere size, expansion, and stemness in vitro. To evaluate the tumor-suppressive function of miR-182 in vivo, we synthesized miR-182-based spherical nucleic acids (182-SNAs); i.e., gold nanoparticles covalently functionalized with mature miR-182 duplexes. Intravenously administered 182-SNAs penetrated the blood-brain/blood-tumor barriers (BBB/BTB) in orthotopic GBM xenografts and selectively disseminated throughout extravascular glioma parenchyma, causing reduced tumor burden and increased animal survival. Our results indicate that harnessing the anti-tumor activities of miR-182 via safe and robust delivery of 182-SNAs represents a novel strategy for therapeutic intervention in GBM.

Triple-negative breast cancer (TNBC) is infamous for its aggressive phenotype and poorer prognosis when compared to other breast cancer subtypes. One factor contributing to this poor prognosis is that TNBC lacks expression of the receptors that available hormonal or molecular-oriented therapies attack. New treatments that exploit biological targets specific to TNBC are desperately needed to improve patient outcomes. One promising target for therapeutic manipulation is the Wnt signaling pathway, which has been associated with many invasive breast cancers, including TNBC. This pathway is activated in TNBC cells when extracellular Wnt ligands bind to overexpressed Frizzled7 (FZD7) transmembrane receptors, leading to downstream activation of intracellular β-catenin proteins. To target and inhibit Wnt signaling in TNBC cells, polymer nanoparticles (NPs) modified with anti-FZD7 antibodies and β-catenin small interfering RNAs (siRNAs) were developed, and their impact on the oncogenic behavior of treated TNBC cells was investigated. When compared to control NPs, the Wnt-targeted NPs induced greater levels of Wnt oncogene suppression. This led to greater inhibition of oncogenic and stem-like properties, including cell proliferation, drug resistance, and spheroid formation capacity. This work demonstrates a promising approach for targeting the Wnt pathway in TNBC to counter the cellular phenotypes that drive disease progression.