ДНК-аптамеры могут быть использованы в диагностике глиом
ДНК-аптамеры — короткие последовательности нуклеотидов — помогли ученым со 100% точностью выявлять глиому — один из наиболее опасных типов опухолей головного мозга. Созданные российскими учеными молекулы способны находить злокачественные клетки нервной ткани, после чего благодаря метке светящегося красителя опухоль можно легко обнаружить с помощью микроскопа во время операции. Такой подход поможет удалять новообразования с высокой точностью, не задевая функциональные зоны мозга. Эксперименты показали, что аптамеры абсолютно безопасны для животных, а потому потенциально могут использоваться для точной диагностики и адресной терапии опухолей головного мозга и у человека. Результаты работы опубликованы в журнале Molecular Therapy — Nucleic Acid.
Исследователи из Красноярского государственного медицинского университета, Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН», Больницы скорой медицинской помощи и онкологического центра много лет разрабатывали аптамеры — короткие последовательности ДНК, — которые можно использовать для выявления глиальных опухолей. Ученые из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН (Новосибирск) помогли коллегам разработать модель человеческой опухоли мозга для тестирования препаратов на мышах. Авторы провели отбор коротких ДНК таким образом, чтобы молекулы связывались именно с человеческой глиальной опухолью. В результате исследователи получили более двадцати тысяч ДНК длиной в 100 нуклеотидов. Затем с помощью машинного обучения ученые выбрали и методами молекулярного моделирования улучшили те ДНК, которые по своим последовательностям представлялись лучшими кандидатами.
Оптимизированные молекулы экспериментально проверили на способность связываться с клетками целевых новообразований. В результате ученые выявили два варианта последовательностей, строго специфичных к глиальным опухолям. Эти аптамеры, обозначенные как Gli-233 и Gli-55, связывались только с глиомой, позволяя отличить ее от здоровых участков мозга и других типов опухолей.
Молекулярными методами авторы определили: аптамеры специфически связываются только с глиомой, потому что они распознают особый трансформированный участок белка тубулина, характерный только для этого типа опухоли. Чтобы доказать, что с помощью аптамеров можно выявлять глиому не только в культурах клеток и образцах ткани, взятых во время операции, но и внутри живого организма, ученые использовали лабораторных мышей, в мозге которых развивалась глиальная опухоль. Животным ввели препарат, содержащий молекулы Gli-233 с присоединенными к ним флуоресцентными метками. Они позволили увидеть опухоль под операционным микроскопом. Оказалось, что аптамер со 100% точностью связался с клетками опухоли и при этом не был токсичен для животных.
«Синтез аптамеров — довольно простая и дешевая технология. Однажды проведя отбор ДНК для интересующей нас мишени, мы можем сколько угодно копировать эту молекулу и присоединять к ней разные метки. Полученные в этом исследовании аптамеры связываются исключительно с клетками глиомы, позволяя распознать их абсолютно точно. Благодаря этому аптамеры помогут упростить и ускорить диагностику опухоли. Более того, короткие ДНК быстро распадаются в организме: их "съедают" специальные ферменты, поэтому с большой вероятностью предлагаемые нами молекулы безопасны не только для мышей, но и для человека», — рассказывает участник проекта Анна Кичкайло, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник и заведующая лабораторией цифровых управляемых лекарств и тераностики Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» и лаборатории биомолекулярных и медицинских технологий КрасГМУ имени В.Ф. Войно-Ясенецкого.
Источник: информация предоставлена пресс-службой Российского научного фонда для портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/) пр