Российские ученые из Химико-биологического кластера Университета ИТМО впервые в мире разработали систему для антисмысловой терапии злокачественных опухолей, которая сначала распознает рак, а затем отключает гены, отвечающие за его жизнедеятельность. Это позволит обезопасить антисмысловую терапию, так как она не будет воздействовать на здоровые клетки и ткани. Результаты работы опубликованы в журнале Nucleic Acid Therapeutics.
Традиционно для лечения злокачественных опухолей используют лучевую терапию и химиотерапию. Их применение сопряжено с сильным неблагоприятным воздействием на организм. Кроме того, многие опухоли могут вырабатывать устойчивость к лечению. В связи с этим в настоящее время ведутся разработки альтернативных, более эффективных терапевтических подходов к устранению рака. Один из таких методов — антисмысловая терапия. Она основана на использовании одноцепочечных олигонуклеотидов (коротких цепочек ДНК), которые способны комплементарно связываться с определенным геном в последовательности ДНК клетки и подавлять его экспрессию. Недостатком антисмысловых олигонуклеотидов является то, что они могут воздействовать не только на опухолевые, но и на здоровые клетки.
Российские ученые впервые предложили способ, позволяющий избавиться от этого недостатка. Они разработали бинарную систему, состоящую из двух антисмысловых олигонуклеотидных цепочек. Первая из них, сенсорная, необходима для поиска особых генов — онкомаркеров, что позволяет удостовериться, что система находится в раковой клетке. Вторая цепочка, терапевтическая, играет классическую роль антисмыслового олигонуклеотида, выключая целевой ген. Особенность системы в ее вариабельности: в качестве целевого можно задать любой ген, а первая цепочка может распознавать какой угодно онкомаркер. Ученые экспериментально подтвердили работу антисмысловой системы in vitro. В качестве онкомаркера они использовали участок гена KRAS, с которым связано около трети раковых заболеваний, а в качестве целевого белка — ген GFP, который кодирует зеленый флуоресцентный белок. Об эффективности работы системы, соответственно, можно было судить по снижению флуоресценции в клетках. Такой опыт показал, что система уничтожает именно клетки, содержащие нужный онкомаркер, а не все подряд.
«Эта технология позволяет убивать раковые клетки и оставлять нетронутыми здоровые ткани. Наша конструкция образует комплекс с целевой молекулой РНК гена, вызывающего интерес, и онкомаркера. Затем она взаимодействует с внутриклеточным ферментом РНКазой H, который способен расщепить молекулу РНК. Мы тестировали разработку в присутствии и отсутствии онкомаркера. Система работает в 6 раз эффективнее при его наличии, это значит, что онкомаркер активирует устройство для избирательного разрушения нужного нам гена. По сути, мы хотим заставить ресурсы самой клетки уничтожать злокачественные образования», — прокомментировала Валерия Дрозд, автор исследования, инженер ИТМО.
Ученые также убедились, что их антисмысловая система способна работать даже при наличии точечных мутаций в онкомаркерах, из-за чего в них происходит замена одного нуклеотида. В будущем исследователи займутся рассмотрением химической модификации антисмысловых нуклеотидов. Это необходимо для того, чтобы обеспечить их стабильность внутри клетки, в противном случае содержащиеся в ней ферменты могут расщепить терапевтические агенты до того, как они выполнят свои функции. Помимо этого, ученые намерены отыскать универсальные онкомаркеры, которые бы указывали на раковые опухоли различных типов, а также самые уязвимые гены, обеспечивающие выживаемость рака.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
