Ученые из Университета ИТМО в Санкт-Петербурге предложили новую концепцию средства по борьбе с онкологическими заболеваниями. Созданный ими из фрагментов ДНК наноробот сможет не только уничтожать раковые клетки, но и одновременно распознавать их по всему организму. Результаты исследования опубликованы в журнале Chemistry – A European journal.
Создание эффективных препаратов для борьбы с онкологическими заболеваниями, которые бы при этом не вызывали тяжелых побочных эффектов — одна из важнейших задач для химиков, фармацевтов и биологов. Большие надежды ученые возлагают на генную терапию, направленную на борьбу с мутациями, которые возникают в клетках человека.
«ДНК — это основа клетки, она содержит генетическую информацию, которая нужна, чтобы кодировать белки, жизненно необходимые для существования клетки, — приводятся в пресс-релизе университета слова Екатерины Гончаровой, одного из авторов исследования. — Когда клетка становится раковой, у нее происходит сбой в геноме, после чего она начинает синтезировать “плохие” белки — не те, которые нужны нашему организму. В результате клетки начинают бесконтрольно размножаться, этот процесс не остановить — опухолевая масса увеличивается и увеличивается».
Если процесс выработки связанных с болезнью белков прекратить, то раковые клетки не смогут делиться и начнут отмирать. Ферменты ДНК, называющиеся дезоксирибозимами, могут при определенных условиях расщеплять связи в РНК, кодирующих патогенные белки.
Ученые из ИТМО вместе со своими американскими коллегами из Университета Центральной Флориды изучили свойства некоторых дезоксирибозим, способных распознавать патогенные молекулы РНК и разрезать их.
Синтезировав в лаборатории такие самокопирующиеся дезоксирибозимы, авторы создали на их основе своеобразного наноробота, способного помечать определенные типы раковых клеток при помощи светящихся молекул и уничтожать их.
«Наш ДНК-наноробот состоит из двух частей: детекционной и терапевтической, — поясняет Гончарова. — Терапевтическая часть разрезает патогенную РНК: чем больше мы разрезаем ее, тем меньше вырабатывается белка, который несет вред. Вторая часть нашего робота позволяет обнаруживать пораженные клетки — при наличии “неправильной” РНК в клетке наше вещество соединяется с олигонуклеотидом, который искусственно введен в клетку, расщепляет его, при этом происходит флуоресцентное свечение».
Свою разработку ученые проверили на модельном гене KRAS, который при большинстве онкозаболеваний служит «молекулярным переключателем», активирующим неограниченный рост клеток. Наноробот успешно обнаружил РНК, ответственную за синтез патогенных белков, и смог расщепить ее. Новый нанодевайс выборочно подсвечивает и расщепляет молекулы РНК, связанные с KRAS, игнорируя все остальные молекулы.
Впереди эксперименты на живых клетках и животных. Ученым также предстоит решить проблему доставки наноробота к пораженным клеткам. Работы над нано-контейнерами для адресной доставки препаратов в настоящее время активно ведутся в различных лабораториях, в том числе в Университете ИТМО.
В пресс-службе Университета ИТМО отметили, что еще одним потенциальным преимуществом предложенного концепта является цена. Создание такого наноробота даже в лабораторных условиях обходится в 1000-1500 рублей.
