Ученые из России создали универсальный "конструктор" лекарств от рака
Биохимики из России и Австралии разработали универсальную платформу, которая позволяет быстро создавать лекарства от новых видов рака, покрывая наночастицы молекулами, распознающими опухолевые клетки, говорится в статье, опубликованной в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
"Большинство существующих на сегодняшний день методов химической "спайки" наночастиц с биомолекулами имеют ряд серьезных проблем. Разработанный нами метод не меняет пространственной структуры распознающих молекул, обладает высокой специфичностью и работает быстро: на соединение всех блоков уходит несколько минут", - рассказывает Виктория Шипунова из МФТИ в Долгопрудном, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
В последние годы зарубежные и российские ученые все чаще пытаются применять различные наночастицы для борьбы с раком, инфекционными заболеваниями или для лечения неинфекционных болезней.
В некоторых случаях наночастицы сами по себе служат средством для удаления опухоли или "киллерами" микробов и вирусов, выступая в качестве своеобразной "мишени", на которую наводятся или иммунные клетки, или излучение лазера, нагревающее частицы и сжигающее клетки.
В других случаях, как рассказывают ученые, наночастицы являются лишь средством доставки ядовитых молекул в очаг инфекции или внутрь опухоли, что ограничивает их действие и позволяет снизить дозу, необходимую для полного уничтожения раковых клеток. Как правило, такие наночастицы состоят из органических соединений, "невидимых" для иммунитета.
Как пишут Шипунова и ее коллеги, у подобной методики доставки химиотерапии есть один большой недостаток - по сути, каждый тип наночастиц-"киллеров" нужно изготовлять вручную, используя достаточно сложные методики нанесения особых белковых меток, опознающих раковые клетки, на их поверхность.
Эти сложности связаны с тем, что эти "хвосты" имеют сложную пространственную структуру, от правильного расположения которой зависит то, смогут ли они проникнуть внутрь опухоли и опознать ее. Российские ученые смогли обойти все эти проблемы, используя пару белков, найденных внутри микробов Bacillus amyloliquefaciens.
Эти микробы, как рассказывают ученые, непрерывно синтезируют два типа молекул - антибиотик барназу, способный убить саму бациллу за считанные мгновения, и белок барстар, своеобразное "противоядие" к барназе. Подобная странная система помогает микробам поддерживать целостность своего генома и защищать колонию от гибели при недостатке пищи, убивая слабых ее членов и непрошенных "соседей".
Эта пара белков давно интересует биохимиков по той причине, что связь между ними обладает рекордно высокой прочностью для всех известных органических молекул. Это же свойство российские ученые использовали для создания универсального конструктора наночастиц-"киллеров", соединив каждый их компонент с барназой или барстаром.
Подобный прием позволяет использовать одни и те же наночастицы в качестве "шаблона", к которому можно прикрепить самый разный набор белковых меток или других молекул, распознающих "мишени" внутри организма. Для этого нужно просто прикрепить барназу и барстар к будущим компонентам наночастиц, и перемешать их растворы.
В качестве демонстрации Шипунова и ее команда собрали наночастицы, уничтожающие раковые клетки, вырабатывающие аномально большие количества белка HER2, одного из главных сигналов деления клеток в геноме человека и животных. Примерно 30% случаев рака груди возникает из-за мутаций в этом гене, и многие из них не поддаются нормальному лечению.
Как показали опыты с этими наночастицами, они могут проникать в подобные клетки и при этом не трогать соседние культуры здоровых клеток груди и прочих тканей тела. Аналогичным образом данный конструктор можно использовать не только для борьбы с раком, но и доставки генной терапии и лечения ряда других болезней, вызванных неполадками в определенных клетках тела.
