Наномашины разрушат опухолевые клетки

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2017, №11)

pic_2017_11_13.jpg

Ультрафиолетовое излучение активирует «молекулярный бур», который, вращаясь со скоростью более миллиона оборотов в секунду, протыкает мембрану клетки 

Молекулярные машины, способные разрушить клеточные мембраны или направленно доставить лекарственный препарат, могут стать основой нового метода распознавания и уничтожения опухолевых и других опасных клеток («Nature», 2017, 548, 567—572; doi: 10.1038/nature23657).

Как отмечает автор концепции Джеймс Тур из университета Райса в Хьюстоне (в свое время синтезировавший антропоморфные молекулы — нанопуты, см. «Химию и жизнь», 2004, 4), никто еще ранее не пробовал использовать молекулярные машины для перфорирования мембран клеток. Тур с коллегами использовал активирующиеся ультрафиолетом молекулярные моторы — их разработал Бернард Феринга, получивший за это в 2016 году Нобелевскую премию по химии (см. «Химию и жизнь», 2016, 11). Для повышения эффективности работы Туру с коллегами пришлось внести в схему моторов некоторые изменения. Вращающийся элемент модифицировали фрагментами, комплементарными участкам, где планировалось «бурить» клетки, – тогда мотор сможет прикрепиться к липидной мембране клетки и распознавать определенные фрагменты. Всего исследователи разработали десять типов модифицированных молекулярных моторов, которые опробовали на разных видах клеток, включая клеточные линии злокачественных опухолей предстательной и молочных желез.

Эксперименты продемонстрировали, что в отсутствие ультрафиолетового облучения наномашины распознавали клеточные мишени, для которых их спроектировали, и закреплялись на поверхности клетки. При облучении ультрафиолетом молекулярные моторы начинали раскручиваться, делая два-три миллиона оборотов в секунду, и пробуривали клеточную мембрану толщиной 10 нанометров за минуту. Дырка в клеточной мембране может и сама по себе способствовать смерти клетки, но ее можно также использовать для введения химических веществ, в том числе и фармакологически активных.

Конечно же сегодня известно немало подходов, направленных на нарушение целостности клеточной мембраны. Однако существующие системы «вскрывают» клетку не избирательно, повреждая при этом и здоровые. А молекулярную машину удерживает от посягательств на здоровую клетку «двойной контур безопасности». Во-первых, наведение молекулярных буров на цель происходит благодаря распознаванию ими участков оболочки, присущих только тем клеткам, которые нужно уничтожить. Во-вторых, даже если система наведения позволит кому-то из них прикрепиться к здоровым клеткам, молекулярные машины приводятся в действие только ультрафиолетом, и вне области, на которую будут воздействовать УФ-лучи, они не смогут разрушить мембраны.

Тем не менее у нового подхода есть и недостатки — ультрафиолет не может глубоко проникнуть в человеческое тело, поэтому Тур с коллегами пытается разработать методы активации молекулярных машин ближним инфракрасным и радиоволновым излучениями.

Разные разности

05.02.2019 15:30:00

В числе награжденных оказался и наш постоянный автор Аркадий Курамшин, ставший лауреатом в специальной номинации за «Популяризацию химии»

>>
04.02.2019 14:00:00

...в «Physical Review Letters» готовится к публикации статья о материале, обладающем сверхпроводимостью при температуре, близкой к комнатной...

…президенты академий наук КНР и США заявили о необходимости срочно выработать международное соглашение по генному редактированию клеток зародышевой линии человека...

...результаты добровольной алкоголизации крыс, которые оценивали в различных тестах, говорят о том, что решающий фактор склонности к потреблению этанола — низкая адаптивность...


>>
29.01.2019 16:00:00

Восемь лет назад В.И.Глазко рассказал нашему журналу про гипотезу отбора на дурака. Согласно ей, стресс ведет к тому, что среди эмбрионов выживают менее специализированные формы. В таких условиях резко снижаются качество нового поколения и, если речь идет о человеке, его умственные способности. Похоже, что исследователи из Лейденского и Лундского университетов нашли механизм такого отбора.

>>
23.01.2019 10:00:00

Горлица — дикий голубь, довольно близкий родственник обитающих в городах голубей. Считается, что охота и исчезновение сорняков на полях Европы ведут к уменьшению численности этих птиц, и она попала в список уязвимых видов. Есть и еще одна причина: вытеснение кольчатой горлицей.

>>
09.01.2019 10:00:00

…на Марс совершила посадку первая геофизическая обсерватория InSight, представители NASA заявляют, что работы будут протекать по плану...

…человек может наследовать митохондрии не только от матери, но также от отца, и это бывает причиной патологий...

…возраст образцов наскальной живописи на острове Борнео — не менее 40 тыс. лет; на сегодня это самые древние изображения...


>>