Заставить рак светиться

Показателем нарушения регуляции в живых клетках является изменение экспрессии РНК в них. МикроРНК (miRNA) – это особый тип РНК, который считается биомаркером атипичных (раковых) клеток. Группа ученых из Китая нашла способ амплификации miRNA в живых раковых клетках для того чтобы было возможно их визуализировать. Для анализа использовалась достаточно надежная клеточная автокаталитическая биосхема, запускаемая синтетической ДНК и наночастицами.

Диагностика опухоли задолго до того, как появятся первые симптомы, была и остается одной из желанных целей исследователей и врачей. Одним из биомаркеров злокачественности в клетке является характер экспрессии РНК или, точнее, изменение экспрессии РНК, которое вызывает метаболическую дегенерацию. Существует много типов РНК, среди которых короткая некодирующая miRNA, которая способствует или препятствует трансляции генетической информации в белок. Соответственно, обнаружение измененного профиля экспрессии miRNA считается надежным показателем дегенерации клетки.

Но обнаружение конкретной miRNA ранее было затруднительно: она присутствует в клетке в малых количествах, поэтому должна быть усилена и подключена к сигнальному объекту, такому как флюоресцентный краситель, для визуализации.

Группа исследователей из Уханьского университета в Китае под руководством Фуана Вана подобрала подходящий механизм амплификации и обнаружения miRNA, который основан на автокаталитической биосхеме, активируемой синтетической ДНК, и приводит к флюоресцентному сигналу, который маркирует опухолевые клетки.

РНК обычно синтезируется в ядре клетки и транспортируется в цитоплазму, где она передает генетическую информацию. Но когда синтетическая ДНК присутствует в цитоплазме, РНК может связываться с соответствующей нуклеотидной последовательностью цепи ДНК. Это свойство используется, например, в антиретровирусном лечении для подавления экспрессии вирусной РНК. Ван и его коллеги сделали противоположное. Сопоставляя нити синтетической ДНК с miRNA, они запустили схему автокаталитической амплификации – так называемую автокаталитическую биосхему ДНКзима – для формирования сборок ДНК/miRNA. Эти сборки увеличиваются и формируют ДНКзимные нановолокна, которые несут флюоресцентные красители.

После введения набора для определения ДНКзима авторы наблюдали яркую флюоресценцию на мышиной модели в том месте, где развивалась опухоль.

Источник: статья в Angewandte Chemie.

Чтобы заставить ДНКзим проникать в опухолевые клетки, авторы использовали наночастицы из диоксида марганца с ячеистой структурой. По мнению авторов, эти состав и архитектура позволяют наночастицам легко активироваться под действием глутатиона, в изобилии содержащегося в раковых клетках. Другое преимущество заключается в том, что высвобождаемые ионы марганца поддерживают автокаталитическую биосхему ДНКзима.

Ученые подчеркивают, что их самоусиливающаяся система может быть использована как мощный инструмент для визуализации опухолевых клеток с помощью биомаркеров. Особенно важно, что miRNA могут быть избирательно выбраны для различных видов рака или другой клеточной дисфункции.

Статья J.Wei et al. A Smart, Autocatalytic, DNAzyme Biocircuit for in Vivo, Amplified, MicroRNA Imaging опубликована в журнале Angewandte Chemie.

Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Wiley Online Library: Amplification and imaging of microRNA as a biomarker to detect tumor development.