Молекулярные роботы – помощники в создании новых лекарств

Новое исследование продемонстрировало фантастическую технологию для разработки таргетных препаратов с применением молекулярных роботов, различающих те или иные субпопуляции клеток.

Доктор Сергей Рудченко, эксперт в области поточной цитометрии Больницы специальной хирургии (Нью-Йорк) и главный автор исследования, сообщил о своей работе на сайте Nature Nanotechnology. Он говорит, что в ближайших планах ученых исследование лейкемии на клетках мышей.

Все клетки имеют многочисленные рецепторы на своей поверхности. Когда антитела или лекарственные молекулы связываются с клеточным рецептором, клетке приходится выполнить определенную функцию или измениться определенным образом. Лекарственные молекулы могут связываться с клеточными рецепторами болезнетворных клеток, вызывая их уничтожение, но в некоторых случаях рецепторы этих клеток неуникальны, поэтому лекарства наносят вред и здоровым клеткам.

Ритуксимаб (Genentech), к примеру, используется для лечения ревматоидного артрита, неходжкинской лимфомы, хронической лимфоцитарной лейкемии благодаря способности связываться с рецепторами CD20 аберрантных клеток, вызывающих болезнь. Тем не менее, некоторые здоровые иммунные клетки тоже имеют рецепторы CD20 – в результате препараты подавляют эти клетки и нарушают способность организма пациента сопротивляться инфекциям.

В новом исследовании ученые разработали молекулярных роботов, которые могут идентифицировать многочисленные рецепторы на клеточной поверхности, помогая создавать избирательные лекарства против строго определенных субпопуляций клеток. Молекулярные роботы состоят из смеси антител и коротких участков ДНК. Эти короткие отрезки, называемые также олигонуклеотидами, могут быть произведены прямо в лаборатории – достаточно иметь специфическую последовательность ДНК для данной цели.

Исследователи провели серию экспериментов, используя лейкоциты. Все экспериментальные лейкоциты имели рецепторы CD45, но некоторые имели другие рецепторы, такие как CD20, CD3 и CD8. В одном эксперименте нью-йоркские ученые создали три разных типа молекулярных роботов. Каждый из них имел в своем составе антитела к рецепторам CD45, CD3 или CD8, а также ДНК-компонент. Компоненты ДНК этих роботов были созданы для того, чтобы придать максимальную избирательность роботам. 

Ученые смешали компоненты этих роботов с кровью здоровых доноров. Когда молекулярный робот, несущий антитела к CD45, сталкивается с рецептором CD45 на поверхности донорского лейкоцита, а молекулярный робот с антителами CD3 сталкивается с соответствующим рецептором, ДНК-компоненты двух роботов запускают каскадную реакцию, при которой одни цепи разрываются, а другие комплементарные цепи соединяются вместе.

Ученые отмечают, что молекулярных роботов можно запрограммировать, чтобы они давали флуоресценцию при контакте с определенными клетками. Эти роботы, проще говоря, позволяют маркировать определенные субпопуляции клеток, чтобы сделать их подходящими мишенями для таргетной терапии.

«Молекулярные роботы вызывают быструю реакцию с комплементарными олигонуклеотидами. Для маркировки нужных клеток достаточно всего 15 минут», - говорит научный сотрудник HSS Мария Рудченко. Если говорить на языке клиницистов, данный метод позволяет пометить клетки, которые нужно атаковать при лечении, или клетки, которые нужно сохранить.

Доктор Рудченко считает, что полученные результаты позволяют им перейти к экспериментам на мышах. Если молекулярные роботы продемонстрируют высокую эффективность на мышах, а потом и в исследованиях на людях, то спектр клинических возможностей нового изобретения огромен. К примеру, можно получить отличные таргетные химиопрепараты против рака. Лекарства против аутоиммунных болезней можно будет создавать под конкретные патологические клетки, что позволит избежать подавления иммунной системы больных во время терапии.