Размер:
A A A
Цвет: C C C
Изображения Вкл. Выкл.
Обычная версия сайта
EN

Федеральный исследовательский центр 
«Красноярский научный центр
Сибирского отделения Российской академии наук»

 Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»

Федеральный исследовательский центр 
«Красноярский научный центр
Сибирского отделения Российской академии наук»

Ученые «отрезали хвост» аптамерам и сделали их более специфичными к раковым клеткам

13 сентября 2021 г. Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Ученые «отрезали хвост» аптамерам и сделали их более специфичными к раковым клеткам

Ученые «отрезали хвост» молекуле аптамера, сделав ее более чем в два раза короче предшественника. Короткий аптамер легче и дешевле синтезировать, и к тому же он стал более избирательно обнаруживать клетки рака, игнорируя здоровые ткани. Результаты исследования опубликованы в журнале Molecular Therapy - Nucleic Acids.

Прогресс в биомедицинских нанотехнологиях открыл возможность использовать в биологии и медицине сконструированные в лаборатории одноцепочечные молекулы ДНК — аптамеры. Аптамеры действуют как синтетические аналоги антител и связываются с клетками-мишенями, позволяя распознать и обнаружить, например, раковые клетки. Однако из-за длины этих молекул, их бывает сложно синтезировать, а точность их связывания страдает из-за того, что не вся молекула участвует в связывании. Определить какую часть аптамера оставить, а какую обрезать для улучшения его свойств достаточно сложно.

Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» совместно с коллегами из Московского государственного университета им М.В. Ломоносова, Финляндии, Германии, Канады, Японии и США решили сложную задачу по оптимизации аптамера для диагностики раковых клеток. В отличие от своего предшественника, новая последовательность состоит не из 80, а из 35 нуклеотидов. Такая длина оказалась оптимальной и позволила улучшить связывающие свойства молекулы с раковыми клетками за счет его большей специфичности к белковой мишени.

Характеристики аптамера полностью зависят от его структуры. Поэтому успешная модификация таких ДНК-структур в более эффективные формы, в том числе уменьшение его длины, требует информации о пространственной структуре молекулы. Перед тем как обрезать молекулу, специалисты создали ее трехмерную модель. Для программирования и расчета были использованы ресурсы нескольких мировых научных лабораторий, включая суперкомпьютерный центр РАН. Зная, как выглядит и располагается в пространстве аптамер, ученые смогли изменить его, не повредив структуру и не повлияв на основные свойства и характеристики, необходимые для применения и связывания с клетками.

Чтобы продемонстрировать, что усеченный аптамер связывается с раковыми клетками, ученые проверили его действие на окрашенных тканях опухоли легкого, полученных от людей с данным заболеванием. Подобно антителам, аптамеры связываются со специальными клетками-мишенями и позволяют «увидеть» раковые опухоли и границы их распространения. Новая модификация аптамера с более высокой точностью связывался с опухолевыми клетками легких, но не соединялся со здоровыми тканями. Причиной этому стало усиление энергии связывания молекулы и сокращение вариантов для процесса молекулярного узнавания из-за уменьшения длины.

Кичкайло.jpg«Аптамеры используются в качестве клинических реагентов для направленной терапии и доставки лекарств, диагностики и биосенсоров. Мы научились делать их более специфичными и короткими. Мы убрали ненужный «хвост», который увеличивал возможности аптамера связываться с другими клетками. К тому же длинная молекула имеет большую степень свободы: может свернуться, реагируя на внешние условия, и уже не будет выполнять своей роли. Небольшое количество нуклеотидов дает меньше вариантов для связывания с чем-то другим и изменения формы. В эксперименте с раковыми клетками легких короткие аптамеры хорошо связывались и окрашивали ткани рака, и при этом переставали помечать другие, находящиеся вокруг здоровых клеток или ткани других типов рака, например, молочной железы. «Удаление хвоста» сделало аптамер более специфичным, а также позволило значительно удешевить и облегчить его синтез из-за меньшего количества нуклеотидов», — рассказала руководитель проекта Анна Кичкайло, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, заведующая лабораторией цифровых управляемых лекарств и тераностики ФИЦ КНЦ СО РАН, руководитель лаборатории биомолекулярных и медицинских технологий Красноярского государственного медицинского университета им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого Минздрава России

Основная часть исследования выполнена в рамках проекта  №21-73-20240 Российского научного фонда; работы, выполненные иностранными и московскими соавторами, поддержаны зарубежными грантами и Российским фондом фундаментальных исследований.




Поделиться:



Наверх