Нанороботы играют с клетками в пятнашки

Все клетки, включая раковые, несут на своей поверхности специфические молекулы, по которым один тип клеток можно отличить от другого. Но проблема в том, что взятые по отдельности такие признаки не работают. То есть нельзя по какому-то конкретному мембранному белку со стопроцентной точностью отличить раковую клетку от здоровой, потому что обязательно найдётся здоровая клетка с тем же самым «раковым» белком. И если мы используем антираковое лекарство, которое распознаёт больные клетки только по одному признаку, то рискуем «выкосить» ещё и немало нормальных клеток.

Иными словами, охотясь за опухолевыми клетками, да и вообще за любым типом клеток, нужно ориентироваться сразу на комплекс молекулярных признаков, чтобы меньше ошибаться. Например, лучше искать на мембране не один белок, а сразу пять или шесть. Обычно для распознавания клетки конструируют специальную молекулу (например, антитело), которая стыкуется с клеткой через её специфический белок и прикрепляет к ней лекарственный груз. Создать такую молекулу просто, если речь идёт о каком-то одном белке, а вот сделать что-то такое, что взаимодействовало бы сразу с 5–6 белками, куда сложнее.

Исследователи из Колумбийского университета (США) попробовали пойти в обход и вместо одной сложной молекулы сконструировали несколько простых, чтобы они работали вместе, подобно роботу (или автоматону, как говорят сами авторы). Милан Стоянович его сотрудники получили три химерные молекулы, которые состояли из антител и прикреплённых к ним фрагментов ДНК. Каждое антитело распознавало конкретный мембранный белок.

Когда все три молекулы оказывались на одной клетке, между ними происходила реакция обмена. Начинала эту реакцию ещё одна молекула ДНК, которая свободно плавала вокруг и с клеткой не взаимодействовала: она оттягивала на себя некую цепочку ДНК, прикреплённых к одному из антител. Оставшаяся с антителом цепь ДНК оттягивала на себя одну из цепочек с соседней ДНК-антительной химеры, которая сидела на другом мембранном белке. Эта вторая забирала себе цепочку от третьей химеры. А вот третья заполняла освободившееся место цепочкой ДНК со свободноплавающей молекулы (уже другой), но на сей раз отобранная цепочка несла на себе флюоресцентную метку. Пока метка свободно плавала в растворе, она не светилась, но как только объединялась с ДНК на химерной молекуле, то тут же начинала флюоресцировать.

В результате описанной пересборки-перестройки нескольких молекул к клетке прикреплялась светящаяся метка, по которой эту клетку можно было узнать (узнать в том числе, есть ли в образце такая клетка вообще). Вся реакция занимала около 15 минут. Если на клетке отсутствовал хотя бы один из поверхностных белков, реакция не шла — ведь тогда на клетку не садился один из участников обмена.

Свои опыты исследователи ставили на обычных клетках крови, однако то же самое можно сделать с любыми клетками, в том числе с раковыми. Причём точность распознавания можно повысить, используя антитела против четырёх, пяти и даже шести мембранных белков. А вместо флюоресцентной метки можно, например, навесить какой-нибудь токсин, убивающий опухолевую клетку. В общем, перспективы у метода огромные, главное — чтобы он работал не только в пробирке, но и в живом организме.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.

Подготовлено по материалам Колумбийского университета. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.