В Петербурге создали ДНК-наноробота, способного подсвечивать и убивать раковые клетки

ТАСС, 28 января. Ученые из Санкт-Петербурга превратили набор самокопирующихся ферментов на базе молекул ДНК в своеобразного наноробота, способного помечать определенные типы раковых клеток и уничтожать их. Об этом пишет пресс-служба Университета ИТМО со ссылкой на публикацию в Chemistry-A European Journal.

"Наш ДНК-наноробот состоит из двух частей: детекционной и терапевтической. Терапевтическая часть разрезает патогенную РНК, а вторая часть нашего робота позволяет обнаруживать пораженные клетки, подсвечивая их при наличии "неправильной" РНК", - прокомментировала Екатерина Гончарова, сотрудница Университета ИТМО и один из авторов исследования.

За последние 10 лет ученые создали десятки различных машин из коротких цепочек ДНК, в том числе щипцы, системы доставки лекарств в определенные клетки и даже примитивные компьютеры и роботы-трансформеры. При дальнейшей их разработке ученые столкнулись с трудностями: сборка больших структур из нитей ДНК, равно как и изменение их устройства, управление их работой – это очень сложные задачи.

Гончарова и ее коллеги предлагают решить эту проблему, используя не обычные одиночные или двойные цепочки ДНК, а так называемые дезоксирибозимы. Они представляют собой искусственные аналоги природных ферментов-рибозимов, самокопирующихся молекул РНК, способных осуществлять разные реакции. Многие эволюционисты считают, что их появление было одним из ключевых шагов в процессе зарождения жизни на Земле.

Многие дезоксирибозимы, созданные за последние годы, как отмечают исследователи, могут распознавать определенные цепочки РНК и ДНК и разрезать их. Это позволяет использовать их для точечного подавления работы определенных генов, лишать раковые клетки или микробов тех РНК-"шаблонов", которые они используют для сборки новых белковых цепочек.

Многофункциональная ДНК-машина

Руководствуясь этой идеей, российские исследователи и их коллеги из Университета Центральной Флориды в Орландо (США) проанализировали свойства нескольких дезоксирибозим, способных распознавать подобные молекулы РНК и выполнять с ними различные действия. Используя эти сведения, они объединили свойства двух подобных ДНК-ферментов и создали наноробота, одновременно умеющего уничтожать РНК-"шаблоны" и подсвечивать раковые клетки, в которых они присутствуют, при помощи светящихся молекул.

Его работу ученые проверили, создав наномашину, способную распознавать мутации в гене KRAS, заставляющие клетки неограниченно долго расти и делиться. Повреждения этого гена очень часто приводят к развитию рака прямой кишки, легких и нескольких других типов злокачественных опухолей.

Собрав прототипы подобных ДНК-роботов, ученые добавили их в пробирки, где содержались обрывки РНК-"шаблонов", связанных с мутантным геном KRAS, а также другие фрагменты ДНК и РНК. Эти опыты показали, что дезоксирибозимы успешно справились с возложенной на них задачей, выборочно подсвечивая и расщепляя молекулы РНК, связанные с KRAS, и игнорируя все остальные вещества.

В пресс-службе Университета ИТМО отметили, что еще одним потенциальным преимуществом предложенного концепта является цена. Создание такого наноробота даже в лабораторных условиях стоит примерно 1000-1500 рублей.

Для их практического применения, как отметили сами ученые, необходимо решить массу других задач, в том числе проверить эффективность и безопасность работы подобных ДНК-машин на культурах клеток и подопытных животных, а также понять, как можно доставить их внутрь раковых клеток. Работы такого типа, как подытожили исследователи, сейчас активно ведутся в лабораториях Университета ИТМО.