ДНК-детекторы находят рак
Исследователи из Университета Дьюка создали простые детекторы из взаимодействующих нитей синтетической ДНК, которые в десятки тысяч раз тоньше человеческого волоса. Эти схемы работают, прикрепляясь к внешней оболочке клетки и анализируя ее на наличие специфических белков. Если устройство находит целевой белок, оно помечает клетку небольшой светящейся меткой.
Поскольку ДНК-схема различает типы клеток с более высокой специфичностью, чем существующие методы, исследователи надеются, что их работа может улучшить диагностику и лечение рака.
Подобные методы использовались для обнаружения рака и ранее, но они достаточно часто давали ложноположительные результаты – ошибочно находили рак там, где его нет. Это было связано с содержанием в клетках одного или нескольких из тех белков, которые ДНК-цепь воспринимала как целевые, но ни один тип клеток не имел на поверхности одновременно все целевые белки. На каждую правильно обнаруженную раковую клетку приходилась группа здоровых клеток, ошибочно помеченных как раковые.
Каждый тип раковой клетки имеет характерный набор белков клеточной мембраны на своей поверхности. Чтобы сократить число ошибок, группа исследователей во главе с Джоном Рейфом разработала ДНК-схему, которая должна крепиться к конкретной комбинации белков в одной клетке. В результате устройство реже помечает здоровые клетки.
Эта технология может быть использована в качестве инструмента для скрининга рака с меньшим количеством ненужных последующих обследований. Кроме того, она поможет разработать более прицельное лечение рака с меньшим количеством побочных эффектов.
Каждый базовый элемент ДНК-схемы состоит из двух нитей ДНК. Первая нить ДНК складывается и частично соединяется с собой, образуя форму шпильки. Концы этой шпильки связаны со второй цепью ДНК, которая сложена в форме замка и идущей от него нити, соответствующей определенному белку на клеточной поверхности, как фрагменты пазлов.
Чтобы отыскать раковую клетку, компоненты ДНК-схемы нужно ввести в среду с образцом клеток, взятых у пациента. Если какие-либо клетки содержат на мембране целевую комбинацию белков, всё устройство прикрепится к ней. Добавление инициирующей цепи ДНК приводит к открытию одной из шпилек, которая, в свою очередь, запускает другую и так далее до тех пор, пока последняя шпилька в цепи не откроется и клетка не начнет светиться.
Испытания устройства в лаборатории Рейфа показали, что его можно использовать для обнаружения клеток лейкемии и отличать их от других видов рака по силе свечения.
Исследователи отмечают, что устройства могут быть легко перенастроены для обнаружения различных белков клеточной поверхности путем замены нитей. В будущем Рейф планирует доработать устройство, чтобы оно могло высвобождать небольшую молекулу, предупреждающую иммунную систему организма о наличии раковых клеток.
Исследователи пишут, что их ДНК-схемы требуют испытаний в более реалистичных условиях, чтобы удостовериться, что они помечают нужные клетки. Но уже сейчас понятно, что это многообещающий шаг в направлении обоснованной диагностики и прицельного лечения.
Статья T.Song et al. Programming DNA-Based Biomolecular Reaction Networks on Cancer Cell Membranes опубликована в Journal of the American Chemical Society.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Duke Today: Tiny devices made of DNA could detect cancer with fewer false alarms.