Рак — одно из самых опасных заболеваний современности: только за 2022 году число больных раком увеличилось на 20 миллионов, а от онкологических заболеваний умерло почти 10 миллионов человек. Врачи пытаются остановить развитие рака с помощью таргетной терапии, которая способна продлить жизнь человеку. К несчастью, такой метод не идеален — имеет он свои особенности и недостатки. Его совершенствованием и занялись российские учёные.

Таргетная терапия — одно из главных оружий против рака. Её особенность заключается в том, что она позволяет ослаблять или разрушать раковые клетки точечно, без вреда для здоровых клеток человека. Что выгодно отличает её от химиотерапии, которая уничтожает всё что видит: и раковые клетки, и здоровые.

Работает эта терапия так: с помощью биопсии медики выявляют, какой онкомаркер находится в опухолевых и нормальных клетках. Например, это будет белок HER2/neu, который участвует в делении и в жизни клеток. Если этого белка в злокачественных клетках много, а в здоровых его меньше или вовсе нет, то он может послужить онкомаркером.

И уже после этого врачи понимают, какой таргетный препарат нужно давать пациенту (в нашем случае трастузумаб, который препятствует выработке белка HER2/neu). И всё, развитие опухоли останавливается.

Таргетную терапию обычно прописывают пожилым людям, тяжёлым пациентам, а также до и после проведения операции по удалению опухоли, поскольку она практически не токсична и действует быстро.

Таргетная терапия довольно эффективна: она способна кардинально изменить удручающий прогноз врачей в лучшую сторону. Правда есть побочки в виде диареи, аллергической сыпи, повышенной чувствительности, но эти проблемы решаются лекарствами, которые выписывают для профилактики.

Только существует ещё один нюанс: тот же трастузумаб может воздействовать не только на опухоль, но и на кардиомиоциты, из-за чего позднее появляется кардиомиопатия (сердечная патология, поражение миокарда). Всё из-за того, что в организме есть белки похожие на HER2/neu.

И получается, вылечил одно — приобрёл другое. А можно ли как-то обойтись без таких побочных эффектов? Оказывается, можно. Учёные ИТМО разработали ДНК-конструкцию, которая должна сделать таргетные препараты намного безопаснее и точнее.

Новая ДНК-конструкция

Российские учёные взяли за основу антисмысловые олигонуклеотиды (части ДНК и РНК, которые блокируют специфические молекулы РНК) и создали свою ДНК-конструкцию бинарного антисмыслового олигонуклеотида с пороговой функцией.

В основу нынешней разработки легло другое наше соединение — бинарный антисмысловой олигонуклеотид. Две его цепочки реконструировали в два варианта ДНК-конструкции с пороговой функцией. Первому варианту нужно, чтобы в раковой клетке с ним связались две молекулы онкомаркера, а второму — три молекулы. Выбирая вариант, мы можем регулировать, при каком количестве запустить противоопухолевую терапию, где требуется высокий или низкий порог концентрации онкомаркеров, чтобы отличить раковые клетки от здоровых. Теперь антисмысловой олигонуклеотид более точечно и избирательно реагирует именно на раковые клетки. Ранее терапия вызывала гибель всех раковых и здоровых клеток, где была хотя бы одна молекула онкомаркера. Наша методика гарантирует более безопасную терапию

Также авторы разработки показали, что эта ДНК-конструкция способна отличать онкомаркеры и не трогать здоровые белки. К примеру, два РНК miR-17a-5p и miR-20. Первый развивает рак печени и желудка, а второй регулирует деление и уничтожение клеток. Эти микроРНК отличаются друг от друга всего двумя нуклеотидами. Если же ДНК-конструктор ошибётся и нападёт на «полезную» микроРНК, то состояние организма начнёт ухудшаться. К счастью, от создания учёных ИТМО таких косяков ждать не приходится.

С этой разработкой таргетная терапия становится безопаснее и точнее. К тому же она позволяет найти индивидуальный подход к пациенту. У каждого рака свои онкомаркеры, и при обследовании пациента можно будет выявить с каким конкретным онкомаркером нужно бороться и подобрать верную ДНК-конструкцию.

Мы испытали нашу ДНК-конструкцию в лабораторных условиях in vitro, далее планируем проверить ее в клеточных культурах. Для этого мы разработаем химическую модификацию для ДНК-конструкции, чтобы защитить ее от нуклеаз — ферментов, которые расщепляют чужеродные нуклеиновые кислоты внутри клеток. В перспективе наша разработка станет частью ДНК-наноробота, который будет сочетать функции доставки, сенсоринга, анализа данных и терапии. Соединение будет избирательно реагировать на РНК, связанную с раком, и активировать апоптоз (регулируемый процесс гибели опухолевых клеток).

Что? Нанороботы?

Действительно, такая технология уже существует больше 20 лет. Нанороботы могут доставлять лекарства непосредственно к пораженным клеткам, повышать эффективность лечения и уменьшать побочные эффекты. Даже могут выполнять операции на клеточном уровне, например, удалять опухоли или восстанавливать поврежденные ткани.

Развитие нанотехнологий в России едва ли можно назвать отстающим — с их помощью даже смогли воздействовать на мозг. Ожидается, что в будущем нанороботы станут неотъемлемой частью медицинской практики и позволят применять революционные подходы в лечении и профилактике.

Будущее уже произошло

Медицина не стоит на месте: ДНК-конструкторы, таргетная терапия, наномашины и многое, многое другое. Кажется, что это всё фантастика да и только.

Несмотря на перспективность новинки, важно помнить, что ДНК-конструкция — это лишь один из инструментов в арсенале современной медицины. Окончательная победа над всеми болезнями ещё далека, поэтому необходимо продолжать исследования, разрабатывать новые методы профилактики, диагностики и лечения, а также совершенствовать всё то, что мы имеем сейчас.