Нано-технологии в борьбе с раком

Группе израильских ученых из Еврейского университета, занимающимся актуальными исследованиями в сфере биоинженерии, совместно с их американскими и бельгийскими коллегами удалось создать уникальный ДНК-механизм, выступающий в качестве логического устройства для химического зондирования и осуществления адресной доставки лекарственных противоопухолевых препаратов, уничтожающих раковые клетки.

В отличие от целого ряда аналогичных разработок, эта новинка обладает памятью, благодаря чему ее можно программировать на высвобождение медикамента только в том случае, когда клетка-мишень находится именно в «состоянии болезни» и обеспечить такую высокую специфичность, которой нельзя достичь другими методами.

Нано-роботы, распознающие злокачественно перерожденные клетки – очень перспективное направление современной медицины и онкологии в частности. Они играют роль, своеобразного «курьера», доставляющего медикаменты по указанному адресу.

Каждый такой микроскопический ДНК-робот состоит из трех так называемых «ДНК-пинцетов» – уникальных молекулярных механизмов, представляющих собой два жестких «щупа», составленных из нитей оснований дезоксирибонуклеиновой кислоты и соединенных молекулами-«замками». При добавлении в эту «перемычку» определенных веществ можно осуществлять управление «пинцетом», т.е. заставлять его раскрываться и вновь закрываться.

Ученым определили две дополнительные пары триггеров: закрывают «пинцет» ионы ртути, а цистеин, удаляющий ртуть, раскрывает его. Триггером может служить также водородный показатель, или pH. Если добавить ион водорода (Н+), среда станет более кислой, и «пинцет» откроется, а если рН приобретет нейтральное значение, для чего необходимо добавить ОН–, он закроется.

Необходимо отметить, что каждый из подобных «пинцетов» в устройстве имеет свой характерный механизм. Так, один реагирует на ионы ртути и цистеин, другой же чувствителен к pH, а третий отзывается только на особую нить ДНК. Как известно, раковым клеткам свойственна кислая среда, а нормальным, здоровым – нейтральная. Следовательно, встретившись со злокачественно перерожденной клеткой, «пинцет» раскроется и выпустит на нее лекарственный препарат.

В соответствии с состоянием закрытости либо открытости каждого из «пинцетов» нано-устройство может пребывать в восьми различных конфигурациях. Помимо этого, конфигурация ДНК-робота зависит и от предыдущего положения «пинцета», таким образом, общее количество вариаций достигает шестнадцати.

На сегодняшний день израильскими специалистами уже испытан в лечении двух видов онкологических заболеваний: злокачественной лимфомы и лейкоза (лейкемии), нано-механизм, поверхность которого покрыта нитями нуклеотидов, определяющими концентрацию протеина в среде вокруг частицы. Они и находят патологическую, раковую клетку, на которой расположены особые рецепторы, взаимодействующие с вышеупомянутыми молекулами-«замками». Как только эти «замки» распознают свою цель, т.е. злокачественную клетку, по межмембранным белкам, цилиндр ДНК-робота открывается и выбрасывает свое содержимое непосредственно на нужную клетку. Клеточная мембрана улавливает лекарственное вещество и транспортирует его внутрь – в цитоплазму. Таким образом, описанная система способна работать в отношении поверхностных протеинов цитоплазмы, а не РНК и ДНК, как ее предшественники.

Данная инновационная технология дает возможность точно доставлять препарат к раковым клеткам, поэтому ее использование позволит избавиться от крайне нежелательных, тяжелых эффектов системной химиотерапии, при которой противоопухолевые средства вводятся обычным способом в кровь пациента. Это основной недостаток традиционной химиотерапии, оказывающей пагубное, токсическое влияние не только на ткани опухоли, но и на весь организм в целом, что вызывает серьезные осложнения. Как полагают ученые, используя различные «замки», при помощи нано-роботов можно будет нацеливаться на любой вид раковых клеток.

Центры и отделения

Диагностика рака в Израиле

Специалисты - онкологи