Российские учёные создали «умные» ДНК-наноструктуры для терапии опухолей
В России разработаны наноструктуры на основе ДНК, способные избирательно уничтожать раковые клетки и патогены. Исследование учёных МФТИ и университета «Сириус» опубликовано в журнале Theranostics.
Ключевая сложность в лечении многих болезней заключается не столько в уничтожении злокачественных клеток, которые из-за интенсивного деления более уязвимы, сколько в их селективном воздействии. «Необходимо как можно меньше повреждать окружающие здоровые клетки и ткани», — подчеркнул заведующий лабораторией нанобиотехнологий МФТИ Максим Никитин.
Для решения этой задачи на протяжении более десяти лет ведётся работа по созданию «умных» наноматериалов на основе различных биомолекул, включая белки, РНК и ДНК. Эти структуры способны реагировать на изменения в окружающей среде и выполнять заданные действия. В 2014 году учёным удалось создать аналоги логических вентилей — базовых элементов компьютеров — на основе белковых молекул.
Подобные «молекулярные компьютеры» могут использоваться для идентификации специфического набора биомаркеров, связанных с развитием заболевания, и целенаправленного уничтожения только тех клеток, молекулярный профиль которых соответствует характеристикам опухоли или поврежденных тканей. Российские специалисты разработали многослойные ДНК-наноконструкции, способные изменять свою конфигурацию в зависимости от комбинации внешних или внутриклеточных сигналов.
При отсутствии целевых сигналов конструкции остаются неактивными, что делает их безопасными для здоровых клеток. За десятилетие исследований был создан универсальный набор ДНК-цепей, способных выполнять четыре основные логические операции — «Да», «Нет», «Или», «И» — в пределах одной наночастицы, что открывает возможности для решения задач любой сложности.
Эффективность работы «интеллектуальных» наноконструкций была подтверждена в экспериментах на культурах различных типов опухолевых клеток. В перспективе их можно применять не только для борьбы с онкологическими заболеваниями, но и для диагностики хронических болезней, а также для изучения свойств коротких молекул ДНК и РНК.