Нанороботы помогают в борьбе с онкологическими заболеваниями

Что можно представить, когда видишь словосочетание «нанороботы лечат людей»? В голову приходит образ маленького металлического андроида, путешествующего по организму человека. Такие роботы скорее напоминают блоху, подкованную левшой. В действительности же эти боты больше похожи на вирусы, из-за которых мы болеем гриппом, или на бактерии, которые могут вызвать у нас пневмонию.

Apareamiento de bases en el DNA

Френсис Крик и Джеймс Уотсон в далеком 1953 году предложили модель ДНК, которая представляет собой двойную цепь, и оказались правы. Одна нить состоит из азотистых оснований, соединенных между собой связями остатка фосфорной кислоты и сахара (дезоксирибозы). Вторая же нить комплиментарно присоединена азотистыми основаниями к первой цепи с помощью водородных связей. Комплементарность означает, что аденин (А) всегда соединяется с тимином (Т), а гуанин (G) с цитозином (C).

Подобная структура открывает широкий диапазон для манипуляций со спиралью ДНК: изменение структуры нити ДНК, использование олигонуклеотидов (короткие фрагменты ДНК с ограниченным количеством азотистых оснований) для анализа состава ДНК, но самым интересным является создание ДНК нанороботов.

Сборка подобных роботов возможна благодаря ДНК-оригами, технологии позволяющей производить ДНК-наноструктуры определенного размера и формы.

Что позволяет этим роботам уничтожать опухоли?

Как и любой орган в человеческом организме новообразования имеют кровоснабжение через собственные сосуды. Задача ДНК нанороботов — перекрыть сосуды опухоли, лишив её, таким образом, питания. Для выполнения этих целей в роботах “спрятан” тромбин, белок крови, запускающий процесс коагуляции.

Каркас нанороботов имеет форму трубки, которая раскрывается только в присутствии нуклеолина. Белок нуклеолин участвует в росте и метастазировании опухоли, поэтому трубка “выпустит” содержимое только возле новообразования. Так не возникнет ситуации, когда фибриновый сгусток будет образован посреди сосуда, питающего важный орган.

 

  1. Сборку «наполненного» тромбином ДНК наноробота можно представить в виде четырех этапов:
  2. I) Скручивание одиночных цепей ДНК M13 бактериофага (так называется вирус бактерии) и формирование прямоугольного ДНК-листа размером 90 нм x 60 нм x 2 нм.
  3. II) Прикрепление на поверхность ДНК-листа тромбина с помощью ДНК-зондов.

III) Присоединение «застежек» и направляющих нитей, что приводит к формированию трубчатого ДНК-наноробота, на концах которого находятся молекулы аптамеры (олигонуклеотиды, которые связываются с молекулами-мишенями: сосудами опухоли в нашем случае).

  1. IV) Трубчатый “нанодоставщик” раскрывается при контакте с нуклеолином и освобождает тромбин
  2. Картинки ДНК нанороботов в закрытом (слева) и открытом (справа) виде, которые были получены с помощью сканирующего атомно-силового микроскопа. Четыре светлых пятна на поверхности открытого робота (обведены белым) представляют собой молекулы тромбина.

Нанороботы доказали свою безопасность в экспериментах на мышах и карликовых свиньях. Лечение заблокировало кровоснабжение опухоли за 24 часа, не затронув другие ткани и органы. Более того, нанороботы были полностью удалены из организма через 24 часа. Уже в течение первых двух дней обнаружились признаки начала процесса тромбоза, а на третий день тромбы были обнаружены во всех сосудах опухоли. Подобные оптимистичные результаты подают большие надежды на практическое применение ДНК нанороботов в лечении больных со злокачественными новообразованиями. Помимо этого, Юлианг Цао, один из авторов исследования, отмечает, что “подобная стратегия может быть использована как платформа для доставки лекарств при терапии других болезней с помощью модификации формы наноструктур, органов-мишеней и содержимого носителей”.

 

 

Источник: https://www.nature.com/articles/nbt.4071

Загрузка ...
The Robot
Adblock
detector