Микрочип с квантовыми точками: ученые повышают эффективность онкотерапии
Специалисты Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ", совместно с исследователями университета Нанта и Реймского университета Шампань-Арденн (Франция), разработали микрочип на основе квантовых точек, позволяющий выявлять эффективные ингибиторы (вещества, способные снижать активность) ферментов, которые восстанавливают ДНК раковых клеток в ответ на радиотерапию и воздействие противораковых препаратов - это позволит повысить эффективность онкотерапии во много раз. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Терапевтический эффект многих противораковых препаратов основан на их способности вызывать повреждения ДНК, в том числе двунитевые разрывы, которые "чинятся" (репарируются) специальными ферментами.
Исследования последних лет показали, что "починка" ДНК является причиной устойчивости (резистентности) раковых клеток к лекарствам и облучению. Поэтому подавление активности ферментов репарации стало одним из широко развивающихся направлений повышения эффективности противораковой терапии.
По словам ученых НИЯУ МИФИ, для создания новых ингибиторов ферментов необходима разработка высокопроизводительного инструментария, позволяющего выявить наиболее активные ингибиторы и оценить их эффективность.
"Мы разработали микрочип с квантовыми точками в качестве флуоресцентных меток для оценки изменений активности фермента "ДНК-зависимой протеинкиназы" (кратко - "киназы") в ответ на повреждение ДНК. Было показано, что использование квантовых точек в качестве меток позволяет отследить, как ингибиторы влияют на активность ферментов в ответ на повреждение ДНК", - говорит ведущий ученый международной лаборатории нано-биоинженерии НИЯУ МИФИ, профессор Реймского университета Игорь Набиев.
В настоящее время в качестве флуоресцентных меток в микрочипах обычно используются органические красители, которые зачастую оказываются малочувствительными и нестабильными из-за фотодеградации. Новые данные говорят о том, что перспективная альтернатива - квантовые точки, флуоресцентные полупроводниковые нанокристаллы.
Оптические свойства квантовых точек уникальны: помимо высокой устойчивости к выцветанию, они способны поглотить огромное количество световой энергии и обладают рекордно яркой люминесценцией.
Результаты работы ученых открывают перспективы предклинической валидации микрочипов на основе квантовых точек для скрининга ингибиторов киназ, что представляет особый интерес для разработки новых лекарств.
Киназа DNA-PKcs играет ключевую роль в формировании лекарственной и радио-резистентности опухоли, являясь важным звеном механизма репарации ДНК. Исследования на животных показали, что ингибирование DNA-PKcs низкомолекулярными ингибиторами приводит к радио- и хемосенсибилизации таких злокачественных опухолей, как остеосаркома, глиома, а также рак молочной железы, легкого и толстой кишки.
Ожидается, что разработка и скрининг ингибиторов DNA-PKcs киназ повысит эффективность существующих методов противораковой терапии, основанных на повреждении ДНК опухолевых клеток.
В опубликованной статье проводится оценка перспективности предлагаемой системы в качестве инструмента для скрининга ингибиторов киназы с целью повышения эффективности противораковой терапии.
