В Университете ИТМО создали наномашины для лечения рака

Ученые из Университета ИТМО вместе с зарубежными коллегами предложили наномашины на основе ДНК, которые можно применять для генной терапии рака. Новая разработка поможет сделать лечение онкологических заболеваний более эффективным и селективным. Результаты опубликованы в Angewandte Chemie.

Применение генной терапии считается одним из перспективных способов борьбы с онкологией, однако существующие методики далеки от совершенства. Они зачастую не могут отличить раковую клетку от здоровой и с трудом могут взаимодействовать с целевыми РНК последовательностями, свернутыми во вторичную структуру.

Для решения этих проблем международная группа исследователей, в которую вошли сотрудники Университета ИТМО, предложила специальные наномашины. Механизм их действия основан на использовании особых молекул – дезоксирибозимов, которые могут специфично взаимодействовать с целевыми РНК: связывать, раскручивать и разрезать. По задумке ученых, наномашина должна распознавать ДНК онкомаркеры (последовательности нуклеотидов, специфичные для рака) и образовывать комплекс, способный расщеплять матричную РНК жизненно важных генов с высокой селективностью, что впоследствии должно вызывать апоптическую смерть раковых клеток.

Исследователи протестировали работоспособность ДНК-наномашин в модельном эксперименте и убедились, что они способны более эффективно разрезать сложенные во вторичную структуру молекулы РНК, чем исходные дезоксирибозимы. Было показано, что особая конструкция ДНК-наномашины позволяет расщеплять целевые РНК только в присутствии ДНК онкомаркера, а применение РНК-расплетающих рук вносит значительный вклад в эффективность работы ДНК-машины. Также ученые установили, что наномашина может ингибировать рост раковых клеток, однако в клеточных экспериментах не наблюдалось высокой специфичности. Исследователи связывают данный результат с возможным неудачным выбором целевой РНК мишени и низкой стабильностью ДНК структур в клетке.

Таким образом, применение разработанной ДНК-наномашины открывает новые пути для терапии раковых заболеваний. Однако для его непосредственного применения в терапии необходимо произвести еще большое количество экспериментов.

Разработанный подход принципиально отличается от используемых ранее. Известные геннотерапевтические препараты направлены на подавление экспрессии онкомаркеров. Однако в этой работе ученые нацелились на матричную РНК жизненно важных генов, а раковый маркер использовали в качестве активатора ДНК конструкции. Это позволит применять ДНК-наномашину для лечения любого типа рака, при помощи новых ДНК-онкомаркеров для активации расщепления целевых молекул.

«Сейчас мы пробуем вводить в конструкцию новые функциональные единицы для более эффективного распознавания онкомаркеров и занимаемся оптимизацией ДНК-наномашины на различных РНК мишенях. Для улучшения эффективности и селективности наших конструкций в клеточных условиях мы занимаемся подбором новых РНК мишеней и изучаем стабильность ДНК-наномашин в клетках, которую мы планируем улучшить путем известных химических модификаций», — комментирует Дарья Недорезова, сотрудник международной лаборатории SCAMT Университета ИТМО.