Wetenschappers van ITMO hebben in samenwerking met internationale collega's nieuwe op DNA gebaseerde nanomachines voorgesteld die kunnen worden gebruikt voor gentherapie voor kanker. Deze nieuwe uitvinding kan een grote bijdrage leveren aan een effectievere en selectievere behandeling van oncologische ziekten. De resultaten zijn gepubliceerd in Angewandte Chemie .

Gentherapie wordt beschouwd als een van de veelbelovende manieren om oncologische ziekten te behandelen, ook al zijn de huidige benaderingen verre van perfect. Vaak, de agenten slagen er niet in om kwaadaardige cellen van gezonde te onderscheiden, en zijn slecht in interactie met gevouwen RNA-doelen.

Om dit probleem op te lossen, wetenschappers, waaronder een Russisch team van de ITMO University onder leiding van professor Dmitry Kolpashchikov, speciale nanomachines voorgesteld. Ze probeerden bepaalde moleculen te ontwikkelen, deoxyribozymen, die kan interageren met gericht RNA, bind ze, ontvouwen en splijten. Volgens het idee, deze nanomachines moeten DNA-oncomarkers herkennen en complexen vormen die met hoge selectiviteit messenger-RNA van vitale genen kunnen afbreken, wat dan zal resulteren in apoptotische dood van kwaadaardige cellen.

De onderzoekers testten de efficiëntie van de nieuwe machines in een modelexperiment en ontdekten dat ze gevouwen RNA-moleculen beter kunnen klieven dan de originele deoxyribozymen. Ze toonden aan dat het ontwerp van de nanomachine het mogelijk maakt om gericht RNA af te breken in de aanwezigheid van alleen een DNA-oncomarker, en het gebruik van RNA-ontvouwende armen zorgt voor een betere efficiëntie. De wetenschappers ontdekten ook dat de nanomachine de groei van kwaadaardige cellen kan remmen, hoewel cellulaire experimenten geen hoge specificiteit vertoonden. De onderzoekers associëren dit resultaat met een mogelijk slechte keuze van het RNA-doelwit en een lage stabiliteit van DNA-structuren in de cel.

De nieuwe aanpak verschilt fundamenteel van de eerdere. De bestaande gentherapiemiddelen zijn gericht op het onderdrukken van de expressie van oncologische markers. In het onderzoek in kwestie de wetenschappers concentreerden zich op het boodschapper-RNA van vitale genen, en de oncologische marker werd gebruikt als activator. Dit maakt het mogelijk om de DNA-nanomachine toe te passen bij de behandeling van elke vorm van kanker door nieuwe DNA-oncomarkers te gebruiken voor het activeren van de afbraak van gerichte moleculen.

De nieuwe uitvinding opent nieuwe manieren om oncologische ziekten te behandelen. Nog altijd, er moeten veel experimenten worden uitgevoerd voordat het in therapie kan worden toegepast.

"Voor nu, we proberen nieuwe functionele elementen in het raamwerk te introduceren die zullen bijdragen aan een effectievere herkenning van oncologische markers, en optimaliseren ook de DNA-nanomachine voor verschillende RNA-doelen. Om de efficiëntie en selectiviteit van onze constructies in cellulaire omstandigheden te verbeteren, we selecteren nieuwe RNA-targets en bestuderen de stabiliteit van DNA-machines in cellen, die we van plan zijn te verbeteren met behulp van reeds bestaande chemische modificaties, " zegt Daria Nedorezova, Masterstudent aan de ITMO University.