DNS Origami Nanobots nogalina audzējus revolucionāro pētījumā

Gandrīz katru gadu Amerikas Savienotajās Valstīs konstatē gandrīz 1,7 miljonus jaunu vēža gadījumu, un katru gadu vēzi apgalvo gandrīz 600 000 dzīvo tikai ASV, padarot to par otro vadošo nāves cēloni valsts mērogā. Dažreiz ārstēšana ir sliktāka par slimību, jo invazīvās operācijas var būt traumatiskas, un ķīmijterapija var izraisīt blakusparādības, kas var izjaukt visu ķermeni. Bet jauna metode, kas aprakstīta Dabas biotehnoloģija, kas izmanto nanorobotus - burtiski mikroskopiskos robotus -, lai īpaši mērķētu audzējus un nogrieztu to asins piegādi, ir iespēja mainīt ārstēšanu uz visiem laikiem.

Februārī publicētajā rakstā starptautiskā zinātnieku komanda parādīja, ka DNS nanorobotu izmantošana ir efektīva, lai uzbruktu audzējiem pelēm un cūkām ar vēzi. Šie nanometru roboti ir izgatavoti no DNS, kas atklājas tieši īstajā laikā un vietā, lai piegādātu zāles tikai precīzs mērķis organismā. DNS, kas salocīta kā origami pakete, turēja trombīna molekulas - fermentu, kas veicina asins recekli.

Lai pārbaudītu, vai šī jaunā zāļu piegādes sistēma darbojas, Arizonas Valsts universitātes zinātnieku komanda un Ķīnas Zinātņu akadēmijas Nacionālais nanozinātnes un tehnoloģiju centrs injicēja nanorobotus pelēm ar audzējiem. Viņi konstatēja, ka ārstēšana ir vērsta uz audzējiem, apturot to augšanu un pat izraisot audzēja nāvi.

Tomēr audzēja augšanas pārtraukšana nav pietiekama, lai pierādītu zāļu iedarbību, jo tai ir jāpierāda arī drošība. Tātad, pētnieki arī injicēja nanorobotus Bama miniatūru cūku asins plūsmās, kas ir pierādījuši labus modeļus, lai pārbaudītu cilvēku provizorisko zāļu drošību. Viena no galvenajām problēmām, kas saistītas ar nanorobotiem, ir tas, ka viņi var iekļūt smadzenēs un izraisīt insultu, bet tas nenotika ar testa subjektiem.

Nanorobotu precizitāte, kas ir tik liela, ka viņu potenciāls ir drošs vēža ārstēšanai, ir saistīts ar to rūpīgi izstrādāto struktūru. Narkotiku saturošā „pakete” sastāv no DNS loksnēm, kuru izmērs ir 60 līdz 90 nanometri un kas aptīt trombīna molekulas. Salokāmo loksņu ārpusē ir molekulas, kas nulles uz nukleolīnu - olbaltumvielu, kas atrodas asinsvadu oderējumā, kas saistīts ar augošiem audzējiem.

Šīs molekulas, ko sauc par aptameriem, ir vērstas uz pareizu vietu, lai piegādātu zāles un faktiski atveriet DNS loksni, lai atklātu trombīnu, kad nanorobots atrod pareizo vietu. Teorētiski, kad trombīns tiek atbrīvots, tas recē asinīs, kas iekļūst audzējā, tādējādi badot to no tā skābekļa, kas nepieciešams augt. Šī metode, kas būtībā nomāc audzēju, atgādina vēža zāļu klasi, kas pazīstama kā angiogēzes inhibitori, kas palīdz inhibēt audzēju augšanu asinsvados.

Šie nanoroboti liecina par lielu solījumu, bet tie vēl nav gatavi cilvēkiem. Lai tur nokļūtu, pētnieki meklē klīniskos partnerus, lai turpinātu attīstīt šo ārstēšanas ceļu. Tomēr fakts, ka šķiet, ka tas darbojas pelēm un cūkām, ir tāds, ka tādi nanoroboti, kā šie, būs pieejami kā vēža ārstēšana mūsu dzīves laikā.

Kopsavilkums: Nanoskaņas roboti var izmantot kā inteliģentas zāļu piegādes sistēmas, kas reaģē uz molekulārajiem trigeriem. Izmantojot DNS origami, mēs izveidojām autonomu DNS robotu, kas ieprogrammēts, lai transportētu kravas, un prezentētu tos īpaši audzējiem. Mūsu nanorobots ir funkcionalizēts no ārpuses ar DNS aptameru, kas saistās ar nukleīnīnu, proteīnu, kas īpaši ekspresēts ar audzēju saistītu endotēlija šūnu, un asins koagulācijas proteāzes trombīnu tās iekšējās dobumā. Nukleolīnu orientējošais aptamers kalpo gan kā mērķa domēns, gan kā molekulārs trigeris DNS nanorobota mehāniskai atvēršanai. Iekšējais trombīns tādējādi tiek pakļauts un aktivizē koagulāciju audzēja vietā. Izmantojot audzēju saturošus peles modeļus, mēs parādām, ka intravenozi injicētas DNS nanoroboti nogādā trombīnu tieši ar asinsvadiem, kas saistīti ar audzēju, un izraisa intravaskulāru trombozi, kā rezultātā rodas audzēja nekroze un audzēja augšana. Nanorobots izrādījās drošs un imunoloģiski inerts pelēm un Bamas miniatūrām cūkām. Mūsu dati liecina, ka DNS nanoroboti ir daudzsološa stratēģija precīzai zāļu piegādei vēža terapijā.