ДНК-наночастицы помогут бороться с раком

Исследователи из Мичиганского университета разработали быстрый и эффективный метод производства лекарств с использованием наночастиц и молекул ДНК. Ученые взяли за основу молекулы дендромеров - крошечных разветвлённых полимеров, концы которых могут присоединять различные молекулы. Таким образом, молекулы дендромеров могут образовывать различные конструкции, которые могут служить "емкостями" для лекарств.

В ходе экспериментов с соединениями из дендромеров ученые установили, что они хорошо соединяются с молекулами ДНК. При этом молекулы ДНК выступают в качестве "скелета" сложной молекулы, доставляющей лекарство.

Главные активные компоненты этой наносистемы - дендромеры - могут нести на себе различные молекулы: от лекарства и белковых маркеров до флуоресцентных агентов. В принципе, можно создать дендромер, который бы нес одновременно и маркер, и лекарство, но процесс синтеза такой молекулы очень трудоемок.

"Благодаря дендромерам мы можем доставить практически любое лекарство или диагностическое средство в любую клетку", - сказал Джеймс Бэйкер, профессор нанотехнологий и директор Центра Бионанотехнологий, образованного при Мичиганском университете.

Наночастицы - идеальное средство для доставки лекарств внутрь клетки. Но до сих пор ученые не могли разместить на них маркеры, позволяющие доставить лечебный груз наночастицы точно в цель - внутрь больной клетки. Да и само производство наночастиц дорого стоит и занимает много времени. Благодаря новой технологии наночастицы смогут стать одним из самых распространенных препаратов для лечения различных заболеваний.

В статье, опубликованной 21 января в институтском журнале "Химия и биология", студент Янгсон Чой описал, как ему удалось синтезировать наночастицу-кластер, состоящую из двух разных дендромеров. Причем одна молекула деднромера предназначалась для поиска больных клеток, а другая содержала лекарство для них. Обе молекулы были связаны цепочкой ДНК, которая играла роль "скелета".

Как утверждают коллеги Чой и Джэймс Бэйкер, полученные наночастицы могут успешно использоваться как при диагностике раковых заболеваний, так и при их последующем лечении. Простой синтез наночастиц и их универсальность позволит сделать этот вид лекарства эффективным и доступным.

В статье Чой рассказал, как он получил наночастицу-кластер. В раствор с двумя различными типами дендромеров он добавил цепочку ДНК длиной 34-66 нуклеотидов. Оказалось, что дендромеры имеют участки, комплементарные нуклеотидам ДНК. Через время в растворе "собрались" структуры из двух дендромеров, связанных между собой цепочкой ДНК. Один тип молекул дендромеров был флуоресцентный, а другой содержал комплекс маркеров раковых клеток.

Полученный раствор кластерных наночастиц представлял собой средство для диагностики раковых опухолей. ДНК-наночастицы прилипали маркерным концом к больной клетке, а по флуоресцирующему концу эти клетки их можно было увидеть.

С помощью самых современных средств цитологического анализа исследователи проверили, действительно ли дендромеры прикрепляются маркерным концом к раковым клеткам. Для проверки использовали 3-D микроскопы. Результат оказался положительным - большинство наночастиц достигло цели.

"Этот эксперимент подтверждает правильность наших исследований," - сказал Чой. - "Сейчас мы работаем над разработкой других наночастиц, другой конец которых будет содержать лекарство, а не флуоресцентный агент".

А группа Бэйкера составляет библиотеку дендромеров, которые можно будет синтезировать и скомпоновать с молекулой ДНК, используя новую технологию. "Мы сейчас готовим склад кирпичиков ЛЕГО, из которых мы потом будем составлять лекарства от различных заболеваний", - сказал Бэйкер.

Бэйкер предвидит создание нанокластеров, состоящих из трех цепочек ДНК. Эти "базовые блоки", помещенные в раствор с дендромерами, вызовут самосборку наночастиц, состоящих уже из четырех дендромеров, которые будут выполнять различные функции. Один комплекс наночастицы может нести диагностический агент, другой - маркерный, а третий - лечащий.

Такие терапевтические дендромеры могли бы избирательно поставлять пять отдельных лекарств пяти видам клеток. При этом синтез такой супермолекулы по методике Чоя занимает 10 шагов вместо 25, которые необходимо был проделать при использовании прежних технологий.

Источник: nanonewsnet.ru