Forskare från ITMO har i samarbete med internationella kollegor föreslagit nya DNA-baserade nanomaskiner som kan användas för genterapi för cancer. Denna nya uppfinning kan i hög grad bidra till mer effektiv och selektiv behandling av onkologiska sjukdomar. Resultaten publicerades i Angewandte Chemie .

Genterapi anses vara ett av de lovande sätten att behandla onkologiska sjukdomar, även om de nuvarande tillvägagångssätten är långt ifrån perfekta. Ofta, medlen misslyckas med att urskilja maligna celler från friska, och är dåliga på att interagera med vikta RNA-mål.

För att lösa detta problem, vetenskapsmän, inklusive ett ryskt team från ITMO University under ledning av professor Dmitry Kolpashchikov, föreslagna speciella nanomaskiner. De försökte utveckla särskilda molekyler, deoxiribozymer, som kan interagera med riktat RNA, binda dem, veckla ut och klyva. Enligt idén, dessa nanomaskiner måste känna igen DNA-oncomarkers och bilda komplex som kan bryta ner budbärar-RNA från vitala gener med hög selektivitet, vilket sedan kommer att resultera i apoptotisk död av maligna celler.

Forskarna testade effektiviteten hos de nya maskinerna i ett modellexperiment och lärde sig att de kan klyva vikta RNA-molekyler bättre än de ursprungliga deoxiribozymerna. De visade att designen av nanomaskinen gör det möjligt att bryta ner riktat RNA endast i närvaro av en DNA-oncommarker, och användningen av RNA-vikbara armar ger bättre effektivitet. Forskarna lärde sig också att nanomaskinen kan hämma tillväxten av maligna celler, även om cellulära experiment inte visade hög specificitet. Forskarna associerar detta resultat med ett möjligen dåligt val av RNA-målet och en låg stabilitet av DNA-strukturer i cellen.

Det nya tillvägagångssättet skiljer sig i grunden från de som användes tidigare. De existerande genterapimedlen är inriktade på att undertrycka uttrycket av onkologiska markörer. I den aktuella forskningen, forskarna fokuserade på budbärar-RNA för vitala gener, och den onkologiska markören användes som en aktivator. Detta gör det möjligt att använda DNA-nanomaskinen vid behandling av alla typer av cancer genom att använda nya DNA-oncomarkers för att aktivera nedbrytningen av målmolekyler.

Den nya uppfinningen öppnar nya sätt att behandla onkologiska sjukdomar. Fortfarande, det finns många experiment som ska utföras innan det kan användas i terapi.

"Tills vidare, vi försöker introducera nya funktionella element i ramverket som kommer att bidra till ett mer effektivt erkännande av onkologiska markörer, och optimerar också DNA-nanomaskinen för olika RNA-mål. För att förbättra effektiviteten och selektiviteten hos våra konstruktioner under cellulära förhållanden, vi väljer nya RNA-mål och studerar stabiliteten hos DNA-maskiner i celler, som vi planerar att förbättra med hjälp av redan befintliga kemiska modifieringar, " kommenterar Daria Nedorezova, Masterstudent vid ITMO University.