Наночастицы из ДНК приносят в опухоль средство, перекрывающее ей кровоснабжение.  

В онкологии одна из главных проблем – обеспечить доставку лекарства именно в опухоль, чтобы не повредить здоровые клетки. Обычно, как мы знаем, химиотерапевтические препараты действуют не только на опухоль, но вообще на весь организм, и действуют довольно плохо.

Клетка рака молочной железы. (Фото: Wellcome Images / Flickr.com)

Схема действия ДНК-робота: на лист из ДНК садится тромбин (фиолетовый), лист сворачивается в трубку и застегивается ДНК-застежками. Встретившись с раковым белком (голубой), трубка раскрывается. (Иллюстрация: S. Li et al., Nature Biotechnology, 2018)

Если же мы хотим обеспечить адресную доставку, нам нужен переносчик, какой-нибудь «микрокурьер», которому можно дать груз и точный адрес, куда этот груз нести. Часто таким переносчиком оказываются наночастицы, которые содержат в себе лекарство, а адресом – специальные антитела, которые связываются только с белками раковых клеток.

Своеобразное решение здесь предложили исследователи из Китайской академии наук, сделавшие переносчика лекарства в виде ДНК-наноробота. Сначала несколько цепей ДНК сшиваются вместе, чтобы получился прямоугольный лист, на этот лист садятся молекулы лекарства, и потом лист сворачивается в трубочку. Молекулы ДНК модифицированы так, чтобы, во-первых, они сами собирались в прямоугольник и чтобы потом их можно было с помощью молекулярных зажимов защепить в цилиндр вдоль длинных сторон, а во-вторых, чтобы с листами из ДНК взаимодействовало лекарство – белок тромбин.

Защелки, которые удерживают края трубки вместе, тоже представляют собой короткие молекулы ДНК, и именно они помогают найти адресата. ДНК-зажимы заменяют собой привычные антитела – они сделаны так, чтобы с ними связывался белок нуклеолин. Его очень много в опухолях, и, когда он взаимодействует с ДНК-зажимами на нанотрубках, те расходятся и трубки разворачиваются, освобождая тромбин.

Тромбин же, как мы знаем, играет важнейшую роль в свертывании крови: благодаря ему в кровеносном сосуде появляется белковая сеть, которая задерживает кровяные клетки и быстро превращается в белково-клеточную пробку. Опухолям тоже нужны питательные вещества и кислород (хотя и не в таком количестве, как здоровым клеткам), и смысл в том, чтобы заткнуть такими пробками как можно больше капилляров, питающих опухоль.

Эксперименты с мышами показали, что ДНК-роботы действительно раскрываются только в опухолях – в здоровых тканях никаких тромбов не появлялось. И опухоли, как говорится в статье в Nature Biotechnology, заметно уменьшались – их клетки, лишенные питания, массово погибали. Метод сработал на нескольких разновидностях рака: на опухолях молочной железы, на меланоме и на человеческом раке яичника, который пересаживали животным; во всех случаях опухоли становились меньше, и у мышей становилось больше шансов выжить.

Войдет ли новый метод в клиническую практику, зависит от того, действительно ли у него нет никаких побочных эффектов. Тут нужно еще раз убедиться, что ДНК-роботы не будут раздражать иммунитет и что они действительно не создают никаких тромбов там, где этого совсем не надо – некоторые специалисты полагают, что, будучи настроены на нуклеолин, новые наночастицы все же могут ошибаться в адресате.

Но даже если и так, их, очевидно, можно будет снабдить другим молекулярным адресом, который будет вести их к опухоли с большей точностью.

По материалам The Scientist.