«Молекулярный клей» на основе пары белков помог создать новую систему доставки лекарств против рака
Лекарства для борьбы с онкологическими заболеваниями должны не только избирательно поражать опухоль, но и обладать минимальным общетоксическим действием на организм. Российские ученые предложили изящный способ решения этой задачи, используя подход претаргетинга. Сначала новообразование «помечается» нетоксичным, безвредным для организма адресным компонентом, затем вводится высокотоксичный компонент, который, связываясь с предшественником, накапливается именно в месте опухоли. И все это благодаря «молекулярному клею», роль которого выполняют два природных белка — барназа и барстар.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Journal of Controlled Release. Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, рак входит в десятку самых распространенных причин смерти в мире. Так, в 2020 году он привел к гибели десяти миллионов человек, поэтому активно разрабатываются новые способы борьбы с этим заболеванием.
Препараты обычно содержат цитотоксичные соединения — вещества, которые останавливают рост и деление раковых клеток и вызывают их гибель. Сложность использования таких лекарств состоит в том, что они должны действовать точечно — только в месте образования опухоли, иначе разрушению подвергнутся здоровые клетки. На сегодняшний день на рынке фармпрепаратов существует большое количество лекарств, поражающих раковую опухоль, но, к сожалению, обладающих высокой общей токсичностью.
Исследователи из Института биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН (Москва), Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН (Москва), Научно-исследовательского института морфологии человека (Москва), Томского политехнического университета (Томск) и Инженерно-физического института биомедицины (Москва) разработали новый метод ступенчатой доставки лекарств к опухолевым клеткам, который позволит снизить общетоксическое влияние противораковых препаратов.
Ученые предложили использовать два бактериальных белка: фермент барназу и ее природный ингибитор (подавитель) барстар. Они очень быстро и прочно связываются друг с другом и могут служить в качестве «молекулярного клея», который позволяет соединять в живом организме нетоксичный адресный компонент, узнающий опухоль, и высокотоксичный компонент, который ее убивает.
Чтобы эти два компонента встретились в организме, к каждому из них методами генной инженерии присоединили один из белков молекулярной пары — барназу или барстар. В качестве первого — адресного — компонента ученые использовали искусственно созданный белок, распознающий рецепторы клеток рака молочной железы.
Этот белок был соединен с барназой. В качестве вещества, убивающего клетку, ученые использовали бактериальный токсин, заключенный в искусственные мембранные пузырьки — липосомы. Чтобы липосома могла найти барназу в организме и связаться с ней, на поверхность пузырька были прикреплены молекулы барстара.
Ученые протестировали разработанный метод на лабораторных мышах, которым прививались раковые опухоли человека. Сначала шестнадцати животным под кожу вводили клетки рака молочной железы. Через десять дней, когда опухоли начали расти, приступали к лечению. Для этого четырем мышам в брюшную полость вводили первый нацеливающий компонент, который «садился» на рецепторы раковых клеток.
После того, как первый компонент, который не связался с опухолью, естественным образом выводился из организма животного, вводили второй, цитотоксический. Два компонента прочно «склеивались» именно в месте опухоли, доставляя таким образом лекарство строго в нужное место. Процедуру повторяли ежедневно в течение десяти дней. В качестве группы контроля ученые использовали четырех мышей, которым вместо препаратов вводили плацебо, и восемь животных, получавших неполный набор компонентов: либо только первый, либо только второй из них.
Наблюдения за состоянием мышей и размерами их опухолей длились двадцать восемь дней с начала лечения. Оказалось, что у животных, которые получали плацебо или лишь одну часть препарата, опухоли увеличились в 3–5 раз и образовали метастазы. Напротив, у мышей, которые получали полную двухкомпонентную систему, размер новообразований уменьшился на 71 процент, и метастазов не наблюдалось. При этом гистологический анализ жизненно важных органов показал отсутствие их повреждений, а значит, и общей токсичности.
«В мире существует всего четыре системы предварительного нацеливания лекарства на опухоль. В основном они разработаны для радиотерапии, чтобы снизить лучевую нагрузку на организм пациента, но каждая из них имеет свои недостатки. Среди них можно отметить нежелательную активацию иммунного ответа, сложность и дороговизну производства.
Компоненты разработанной нами системы — барназа и барстар — не имеют неспецифических мишеней в организме млекопитающих, и поэтому обеспечивают высокую избирательность терапии. Кроме того, и барназу, и барстар методами генной инженерии можно легко соединить с любыми белками, распознающими любые онкомаркеры.
В результате такой «молекулярный клей» становится удобной, надежной и универсальной системой предварительного нацеливания на самые разные опухоли и может лечь в основу разработки новых эффективных методов борьбы со злокачественными новообразованиями», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Сергей Деев, академик, доктор биологических наук, заведующий лабораторией молекулярной иммунологии Института биоорганической химии РАН.
Telegram 
Дзен 
VK Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Считается, что современная музыка стала простой и даже примитивной. Ученые из Италии математически проверили эту гипотезу и подтвердили, что даже самые сложные жанры со временем стали дрейфовать к простоте и повторам одних и тех же составляющих.
Большой взрыв мог быть не началом Вселенной, а моментом рождения самой гравитации в привычном нам виде. Новая модель предлагает иную, квантовую форму гравитации, которая могла запустить инфляцию и избавить космологию от проблемы сингулярности, где законы физики перестают работать.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
Поставщик элементов окололунной станции попытался сдать клиентам изделия, подвергшиеся коррозии еще до начала его монтажа. Об этом заявил новый глава NASA Джаред Айзекман. Защищая свою позицию, поставщик сообщил, что ранее он поставлял модули с коррозией для МКС, но они все равно до сих пор работают. NASA использует скандал для отказа от алогичного проекта Lunar Gateway, обитаемой космической станции на окололунной орбите.
Ученые, похоже, приблизились к разгадке происхождения пшеницы мягкой — той самой, из которой делают большую часть хлеба и другие мучные изделия. Согласно авторам нового исследования, она, предположительно, появилась 8000 лет назад на территории современной Грузии и Армении.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно