МОСКВА, 8 сентября. /ТАСС/. Исследователи из России создали наноструктуры из ДНК, способные считывать внешние сигналы и исполнять простейшие логические операции. Такую систему ученые приспособили для создания "интеллектуальных" наноматериалов для точечной терапии опухолей и болезней, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
"Основная проблема борьбы с большинством социально значимых заболеваний состоит не только в уничтожении самих злокачественных клеток: они из-за потребности в безудержном делении как раз более уязвимы, чем нормальные клетки. Проблема именно в их избирательном уничтожении. Необходимо как можно меньше повреждать окружающие здоровые клетки и ткани", - пояснил заведующий лабораторией нанобиотехнологий МФТИ Максим Никитин, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.
Для решения этой проблемы исследователи уже больше 10 лет работают над созданием "интеллектуальных" наноматериалов на базе различных биомолекул, в том числе белков, РНК и ДНК, способных считывать сигналы из окружающей среды и исполнять определенные действия в ответ на эти стимулы. Еще в 2014 году им удалось создать аналоги логических вентилей, простейших блоков компьютеров, на базе белковых молекул.
Как объясняют исследователи, подобные "молекулярные компьютеры" можно применять для выявления конкретного набора биомаркеров, связанных с развитием болезни, и точечного уничтожения тех клеток, чей молекулярный "портрет" совпадает с набором характерных для опухоли или поврежденных частей органов. Для реализации этой идеи российские ученые создали многослойные ДНК-наноконструкции, способные менять форму в зависимости от того, какая комбинация сигналов присутствует в окружающей среде или внутри клетки.
При отсутствии этих сигналов конструкции остаются неактивными, благодаря чему они являются практически безвредными для окружающих здоровых клеток и тканей тела. За 10 лет работы исследователи смогли создать универсальный набор цепочек ДНК, способных исполнять четыре основных логических операции - "Да", "Нет", "Или", "И" - внутри одной и той же наночастицы, что позволяет использовать их для решения задач любой сложности.
Работу этих "интеллектуальных" наноконструкций ученые успешно проверили в опытах на культурах нескольких типов опухолевых клеток. В перспективе, их можно будет использовать не только для борьбы с онкологическими заболеваниями, но и для диагностики хронических болезней, а также для изучения функций и свойств коротких молекул ДНК и РНК, присутствующих в кровотоке людей и животных в больших количествах.