Российские и австралийские биохимики разработали универсальную платформу, которая позволяет быстро создавать лекарства от новых видов рака, покрывая наночастицы молекулами, распознающими опухолевые клетки. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.


«Большинство существующих на сегодняшний день методов химической спайки наночастиц с биомолекулами имеют ряд серьезных проблем. Разработанный нами метод не меняет пространственной структуры распознающих молекул, обладает высокой специфичностью и работает быстро: на соединение всех блоков уходит несколько минут», — рассказывает Виктория Шипунова из МФТИ в Долгопрудном, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

В последние годы зарубежные и российские ученые все чаще пытаются применять наночастицы для борьбы с раком и другими заболеваниями.

Иногда наночастицы сами по себе служат средством для удаления опухоли или «киллерами» микробов и вирусов. В таком случае они выступают в качестве своеобразной мишени, на которую наводятся или иммунные клетки, или излучение лазера, нагревающее частицы и сжигающее клетки.

В других случаях, как рассказывают ученые, наночастицы становятся лишь средством доставки ядовитых молекул в очаг инфекции или внутрь опухоли. Это ограничивает действие яда и позволяет снизить дозу, необходимую для полного уничтожения раковых клеток. Как правило, такие наночастицы состоят из органических соединений, невидимых для иммунитета.

Как пишут Шипунова и ее коллеги, тут есть один серьезный недостаток — по сути, каждый тип наночастиц-«киллеров» нужно создавать вручную, применяя довольно сложные методики нанесения на их поверхность особых белковых меток, опознающих раковые клетки.

Трудности связаны с тем, что эти «хвосты» отличаются сложной пространственной структурой, и от правильного ее расположения зависит, смогут ли наночастицы проникнуть в опухоль и опознать ее. Российские ученые смогли обойти эти проблемы при помощи пары белков, найденных в микробах Bacillus amyloliquefaciens.

Эти микробы, как рассказывают ученые, непрерывно синтезируют два типа молекул — антибиотик барназу, способный за считаные мгновения убить саму бациллу, и белок барстар — своеобразное противоядие к барназе. Подобная система помогает микробам поддерживать целостность генома и защищать колонию от гибели при недостатке пищи, убивая слабых членов и непрошеных cоседей.

Эта пара белков давно интересует биохимиков, потому что связь между ними обладает рекордно высокой прочностью для всех известных органических молекул. Это же свойство позволило российским ученым создать универсальный конструктор наночастиц-«киллеров», в которых каждый компонент соединен с барназой или барстаром.

Подобный прием позволяет использовать одни и те же наночастицы в качестве шаблона, к которому можно прикрепить самый разный набор белковых меток или других молекул, распознающих мишени внутри организма. Для этого нужно просто прикрепить барназу и барстар к будущим компонентам наночастиц и перемешать их растворы.

В качестве демонстрации Шипунова и ее команда собрали наночастицы, уничтожающие раковые клетки, вырабатывающие аномально большие количества белка HER2 — одного из главных сигналов деления клеток. Примерно 30 процентов случаев рака груди возникает из-за мутаций в этом гене, и многие из них не поддаются нормальному лечению.

Как показали опыты, наночастицы могут проникать в подобные клетки и при этом не трогать соседние культуры здоровых клеток. Аналогичным образом этот конструктор можно применять не только для борьбы с раком, но и для доставки генной терапии и лечения других болезней, вызванных неполадками в определенных клетках.