Новости

12 апреля, 2016 11:55

Наноскальпель порежет опухоли на мелкие кусочки

Источник: STRF.ru
STRF о новых методах клеточной хирургии

Раковые клетки, оказывается, можно уничтожить механически, каждую порвать. Этот метод называется клеточной хирургией, а в роли скальпелей выступают магнитные нанодиски с ДНК-аптамерами (последовательностями однонитевой ДНК, которые специфически связываются с раковыми клетками). Метод разрабатывают специалисты Красноярского научного центра СО РАН,Красноярского государственного медицинского университетаСибирского федерального университетаИнститутов химии и химической технологии , Физики полупроводников им. А.В. Ржанова, Физики им. Л.В. Киренского СО РАН и Красноярского государственного педагогического университета. О первых результатах исследований они сообщили в недавнем выпуске Докладов Академии наук (П.Д. Ким и др., «Противоопухолевый эффект конъюгатов магнитных нанодисков с ДНК-аптамерами», Доклады Академии наук, 2016, т. 466, № 5, 616-619).

Чтобы сделать надрез обычным скальпелем, его необходимо приложить к нужному месту и нажать. Клеточным скальпелем-нанодиском действуют так же. Для прикрепления нанодиска к нужной клетке красноярские учёные использовали ДНК-аптамеры.

Это однонитевые молекулы ДНК, которые, благодаря определенной последовательности нуклеотидов, складываются в нужную трехмерную структуру. Их легко синтезировать, и можно создать аптамеры, которые будут принимать форму, позволяющую им специфически связываться с определенными молекулами, например, с белками раковых клеток. Аптамеры, прикрепленные к нанодискам, доставят их прямо к опухоли.

Для успеха клеточной терапии количество наноскальпелей должно быть соизмеримо с числом клеток. Исследователи разработали метод получения большого количества никелевых магнитных нанодисков толщиной 50 мкм, покрытых с обеих сторон слоями золота толщиной 5 мкм. Золото используют, чтобы диски были не токсичны. Кроме того, к золотой поверхности с помощью тиоловых групп удобно пришивать аптамеры.

Асцитные клетки карциномы Эрлиха с иммобилизованными на их поверхности магнитными нанодисками, модифицированными ДНК-аптамерами 

Действие нанодисков испытали на культуре клеток асцитной карциномы Эрлиха и на мышах со злокачественной опухолью. К суспензии из 10 тыс. асцитных клеток добавляли 50 тыс. нанодисков из расчета 5 дисков на клетку и помещали пробирку на 20 мин во вращающееся магнитное поле с индукцией, равной 0,01 Тл. С помощью сканирующей атомно-силовой микроскопии учёные установили, что диск с аптамерами прилипает  к клетке, не повреждая ее. Под действием вращающегося магнитного поля диски поворачиваются, при этом сильно растягивают клеточную мембрану, и она рвется. В контрольных экспериментах (воздействие магнитным полем на клетки без дисков; клетки с немодифицированными магнитными дисками; клетки с ДНК-аптамерами без дисков; клетки с нанодисками и аптамерами, но без воздействия магнитного поля) клетки оставались неповрежденными.

Мышам с асцитной карциномой Эрлиха 10 млн. нанодисков, модифицированных аптамерами, вводили в брюшную полость и через полчаса помещали животных в установку, генерирующую вращающееся магнитное поле, на 20 мин. В этом случае дисков было примерно в 10 раз меньше, чем раковых клеток, но даже при таком соотношении исследователи наблюдали случаи некроза и апоптоза опухоли.

Никелевые магнитные нанодиски, модифицированные ДНК-аптамерами, и вращающиеся магнитные поля показали себя как эффективное и высокоспецифичное средство для адресной клеточной хирургии. Они не прилипают к клеткам крови, их использование не вызывает образование некроза в здоровых органах.

Для лечения понадобятся миллиарды таких нанодисков, и учёные разработали относительно простую и дешевую технологию их получения. Эти работы открывают новое направление междисциплинарных исследований, направленных на создание биологически функциональных наноустройств, адресно взаимодействующих с молекулами и клетками.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.

20 октября, 2021
Водоросль для фармацевтической промышленности нашли в Тульской области
Ученые впервые обнаружили на территории России штамм зеленой одноклеточной водоросли Coelastrel...
20 октября, 2021
Укороченный ген orb2 оставил самцов мух без потомства
Биологи выяснили, что три четверти самцов дрозофил становятся бесплодными, если нуклеотидная матри...