Российские биохимики создали ДНК-наномашины для уничтожения рака

Российские биохимики разработали наномашины на основе нитей ДНК, которые способны распознавать раковые клетки по характерным мутациям и избирательно уничтожать их. О новой технологии сообщили в РИА Новости, а результаты первых исследований были опубликованы в научном журнале Angewandte Chemie.

Разработка принадлежит ученым Университета ИТМО в Санкт-Петербурге. По словам одной из авторов проекта Дарьи Недорезовой, исследовательская группа продолжает совершенствовать конструкцию ДНК-наномашин, внедряя дополнительные функциональные элементы. Это позволяет повысить точность распознавания онкологических маркеров и улучшить избирательность воздействия за счет использования РНК-мишеней.

Новый подход относится к направлению генной терапии, при котором жизненно важные гены в поврежденных клетках целенаправленно «выключаются». Ранее подобные методы сталкивались с серьезной проблемой: существующие системы доставки генетических редакторов, включая вирусные векторы, не могли гарантированно воздействовать только на опухоль, не затрагивая здоровые ткани.

Российские ученые предложили объединить принципы генной терапии с нанотехнологиями. Созданные ими ДНК-наномашины способны распознавать специфические молекулы РНК, присутствующие только в раковых клетках, и запускать механизм их самоуничтожения. По сути, речь идет о модифицированных ферментах — дезоксирибозимах, которые разрушают информационную РНК, необходимую для выработки ключевых белков.

Особенность разработки заключается в высокой точности распознавания. Молекула наномашины собирается в рабочую форму только при полном совпадении с заданной последовательностью нуклеотидов. Даже единичное отличие в структуре РНК не позволяет ферменту активироваться, что теоретически исключает воздействие на здоровые клетки.

В ходе экспериментов ученые создали несколько вариантов наномашин, нацеленных на мутировавшие версии генов N-Myc и KRAS. Эти мутации связаны с развитием нейробластомы, опухолей мозга, а также рака легких и прямой кишки. При обнаружении таких изменений наномашины начинали разрушать РНК, отвечающую за синтез белка DAD-1, который подавляет апоптоз — естественную программу клеточной гибели.

Первые опыты с изолированными образцами генетического материала показали высокую точность работы системы. Однако при тестировании на культурах раковых клеток из тканей почек и мозга эффективность и избирательность воздействия снизились. Хотя рост опухолевых клеток замедлялся, точность распознавания оказалась ниже ожидаемой.

Исследователи предполагают, что внутри клетки наномашины могут терять стабильность, а роль белка DAD-1 в выживании раковых клеток может быть менее значимой, чем считалось ранее. В ближайшее время команда планирует выяснить причины выявленных сбоев и доработать технологию.

Ученые подчеркивают, что при устранении выявленных ограничений ДНК-наномашины могут стать универсальным и высокоточным инструментом для борьбы с различными формами онкологических заболеваний.