Ученые ИТМО разработали новое соединение ― бивалентные ДНКзимы: короткие, связанные между собой цепочки ДНК, способные находить нужный участок в сложной закрученной РНК целевого гена и «выключать» его. Соединение может стать основой новых лекарств для борьбы с вирусными, онкологическими и наследственными заболеваниями, вызванными мутациями в генах.
Экспериментальная проверка соединений внутри пробирок
Источник: Дмитрий Григорьев / ITMO NEWS
В генах хранится наследственная информация о том, какие молекулы белка или РНК нужно производить организму для нормального существования. При мутации отдельных генов могут развиваться некоторые заболевания, особенно наследственные, которые относят к категории редких. Для их лечения необходимо уменьшить активность или совсем остановить работу отдельных нарушенных генов.
Гены хранятся в ДНК человека, откуда переходят в форму матричной РНК (мРНК) а затем становятся функциональным белком. И именно на стадии мРНК возможно «выключить» ген: расщепить мРНК и не дать ей стать белком, чтобы прервать протекание заболевания. Для этого используются антисмысловые олигонуклеотиды, малые интерферирующие РНК и ДНКзимы ― короткие цепи ДНК или РНК, которые связываются и расщепляют мРНК определенного гена.
«Если нам нужно “выключить” ген в терапевтических целях, необходимо, чтобы лекарство прикреплялось к мРНК. Но мРНК не является линейной молекулой и часто имеет сложную вторичную или третичную структуру, поэтому не все лекарства аналогичного принципа действия, могут прикрепляться к необходимому участку. Мы впервые создали модификацию, в которой два ДНКзима связаны вместе, так называемый бивалентный ДНКзим. Ее особенность в том, что она способна специфично связываться с мРНК, обладая большей областью связывания и каталитической РНК-расщепляющей активностью», ― рассказал первый автор исследования, аспирант химико-биологического кластера ИТМО Михаил Дубовиченко.
Ученый добавил, что созданный прототип способен расщепить мРНК в 17 раз быстрее, чем существующие аналоги. А кроме того, настроить платформу можно так, чтобы она расщепляла РНК разных генов и таким образом бороться с конкретными онкологическими, вирусными или наследственными заболеваниями. Это, например, колоректальный рак, вирус Эпштейна-Барра (один из типов вирусов герпеса) или транстиретиновый амилоидоз (наследственное заболевание, вызывающее тканевые структурные нарушения и дисфункцию внутренних органов). Для этого ученым нужно знать, какие чужеродные или поврежденные гены участвуют в развитии конкретных заболеваний, и затем разработать к их мРНК соответствующие пары ДНКзимов.
«Мы проверили наше соединение в условиях пробирок. Дальше мы планируем исследовать его работу в клеточных культурах. Для этого нам нужно модифицировать ДНКзимы, чтобы защитить их от нуклеаз — ферментов, которые расщепляют чужеродные нуклеиновые кислоты внутри клеток. При этом мы должны подобрать такую химическую модификацию, которая не будет оказывать нецелевых эффектов при лечении заболевания», — рассказал руководитель лаборатории «Нанотехнологии нуклеиновых кислот», аспирант химико-биологического кластера ИТМО Ахмед Эльдиб.
По материалам пресс-службы Университета ИТМО
Фото: Дмитрий Григорьев / ITMO NEWS
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ