Напълно нов начин за унищожаване на рака: Изкуствена ДНК

Изследователи от Токийския университет са направили пробив в борбата с рака с помощта на изкуствена ДНК.

При лабораторни тестове методът ефективно се насочва и унищожава човешки ракови клетки на шийката на матката и на гърдата, както и злокачествени меланомни клетки от мишки.

Екипът е разработил двойка химически синтезирани ДНК, оформени като фибички, специално за унищожаване на ракови клетки. Когато се инжектират в раковите клетки, двойките ДНК се прикрепят към молекулите на микроРНК (miRNA), които се свръхпроизвеждат при някои видове рак.

ДНК двойките, след като се свържат с микроРНК, се разплитат и комбинират, образувайки по-дълги вериги от ДНК, които активират имунен отговор. Този отговор не само елиминира раковите клетки, но и предотвратява продължаването на раковия растеж. Този новаторски подход се отличава от традиционните методи за лечение на рак и се предполага, че ще постави началото на нова ера в разработването на лекарства.

_{Ракът е заболяване, от което страдат милиони хора в световен мащаб. Ракът е една от водещите причини за смърт, като през 2018 г. са регистрирани приблизително 9,6 милиона смъртни случая. Смята се, че всеки пети мъж и всяка шеста жена ще развият рак през живота си. Кредит: Rawpixel (CC0 1.0)}

Ракът е глобален здравен проблем и настоящите методи на лечение имат своите ограничения. Въпреки това лекарствата, базирани на нуклеинови киселини - а именно ДНК и РНК, молекулите, пренасящи жизненоважна информация - могат да контролират биологичните функции на клетките и се очаква да променят бъдещето на медицината и да дадат значителен тласък на усилията за преодоляване на рака и други трудно лечими заболявания, причинени от вируси и генетични болести.

Изследователската група от Токийския университет, ръководена от доцент Кунихико Морихиро (Kunihiko Morihiro) и професор Акимицу Окамото (Akimitsu Okamoto), създава ново противораково лекарство с помощта на изкуствена ДНК.

"Помислихме си, че ако успеем да създадем нови лекарства, които действат по различен механизъм на действие от този на конвенционалните лекарства, те може да са по-ефективни срещу ракови заболявания, които досега са били нелечими", коментира Окамото.

Използването на лекарства на базата на нуклеинови киселини за лечение на рак е предизвикателство, тъй като е трудно нуклеиновите киселини да се разграничат от раковите клетки и другите здрави клетки. Това означава, че съществува риск от неблагоприятно въздействие върху имунната система на пациента, ако по невнимание бъдат атакувани здрави клетки. За първи път обаче екипът успя да разработи ДНК нишка с форма на фиба, която може да активира естествения имунен отговор, за да се насочи и убие конкретни ракови клетки.

_{В раковата клетка се въвеждат онколитични ДНК двойки, подобни на фиби (oHP - Oncolytic DNA hairpin pairs). Когато oHP се сблъскат със свръхекспресираната микроРНК (miRNA), причиняваща тумора, те се разплитат, за да се свържат с miRNA и помежду си и образуват по-дълги ДНК нишки. Тези удължени нишки след това предизвикват имунен отговор, вграден защитен механизъм на организма, който потиска по-нататъшния растеж на тумора. Кредит: 2022 Akimitsu Okamoto}

Раковите клетки могат да свръхекспресират или да създават твърде много копия на определени ДНК или РНК молекули, поради което не функционират нормално. Екипът създава изкуствени онколитични (т.е. убиващи рака) двойки, подобни на фиби ДНК, наречени oHP (Oncolytic DNA hairpin pairs) Тези oHP са били задействани да образуват по-дълги ДНК нишки, когато са срещнали къса (микро) РНК, наречена miR-21, която е свръхекспресирана при някои видове рак.

Обикновено oHP не образуват по-дълги нишки поради извитата си форма на фиби. Но когато изкуствените oHP навлязат в клетката и срещнат целевата микроРНК, те се отварят, за да се комбинират с нея и да образуват по-дълга нишка. Това кара имунната система да разпознае наличието на свръхекспресираната miR-21 като опасна и да активира вродения имунен отговор, който в крайна сметка унищожава раковите клетки.

Тестовете са ефективни срещу свръхекспресиран miR-21, открит в човешки клетки, получени от рак на маточната шийка, човешки тройно негативен рак на гърдата и клетки, получени от злокачествен меланом при мишки.

"Образуването на дълги ДНК нишки в резултат на взаимодействието между къси ДНК oHP и свръхекспресиран miR-21, установено от тази изследователска група, е първият пример за използването му като избирателна имунна подсилваща реакция, която може да бъде насочена към регресия на тумора, осигурявайки нов клас кандидати за лекарства с нуклеинови киселини с механизъм, който е напълно различен от известните лекарства с нуклеинови киселини", посочва Окамото.

"Резултатите от това проучване са добра новина за лекарите, изследователите, които разработват лекарства, и пациентите с рак, тъй като вярваме, че те ще им дадат нови възможности за разработване на лекарства и лекарствени политики. По-нататък ще се стремим към откриването на лекарства въз основа на резултатите от това изследване и ще проучим подробно ефикасността, токсичността и потенциалните методи за прилагане на лекарствата."

Това изследване все още има да извърви много стъпки, преди да бъде въведено лечението в практиката, но екипът е уверен в ползите от нуклеиновите киселини за откриването на нови лекарства.

Справка: “Oncolytic Hairpin DNA Pair: Selective Cytotoxic Inducer through MicroRNA-Triggered DNA Self-Assembly” by Kunihiko Morihiro, Hiraki Osumi, Shunto Morita, Takara Hattori, Manami Baba, Naoki Harada, Riuko Ohashi and Akimitsu Okamoto, 20 December 2022, Journal of the American Chemical Society.
DOI: 10.1021/jacs.2c08974

Източник: A Completely New Way To Kill Cancer: Artificial DNA
University Of Tokyo