Молекулярные ищейки
Одна из основных проблем в лечении рака и многих других заболеваний – это сложность точного нацеливания на клетки-мишени и сохранения при этом всех остальных клеток, ведь они могут отличаться лишь тонкими параметрами.
Группа исследователей из Медицинской школы Вашингтонского университета и Центра исследования рака Фреда Хатчинсона в Сиэтле описала дизайн новых наноразмерных устройств, сделанных из синтетических белков. Они доставляют терапевтический агент только клеткам с определенными, заранее заданными комбинациями маркеров на поверхности мембраны.
Примечательно, что эти «молекулярные ищейки» работают сами по себе и могут находить клетки, на поиск которых они были запрограммированы. Открытие поможет решить ключевую проблему в медицине: как воздействовать на конкретные клетки в неоднородной среде. Исследователи создали способ направить практически любую биологическую функцию на любую клетку, изменяя комбинации маркеров клеточной мембраны.
Устройства получили название Co-LOCKR, или фиксирующиеся в зависимости от колокализации ортогональные белки-переносчики/ключи (Colocalization-dependant Latching Orthogonal Cage/Key pRoteins). Каждый Co-LOCR состоит из множества синтетических белков, которые, будучи разделенными, не активны. Но когда фрагменты соединяются на поверхности клетки-мишени, они меняют форму, тем самым активируя своего рода молекулярный маяк.
Художественная иллюстрация наноустройства Co-LOCKR, собирающегося из отдельных фрагментов только на поверхности тех клеток, которые имеют нужную комбинацию биомаркеров на поверхности. Источник: Institute for Protein Design.
Присутствие таких маяков на поверхности клетки может направлять заранее заданную биологическую функцию, например, уничтожение, конкретной целевой клетке.
Исследователи продемонстрировали, что Co-LOCKR могут фокусировать активность CAR Т-клеток по уничтожению раковых клеток. В лабораторных условиях они смешали белки Co-LOCKR, CAR Т-клетки и множество потенциальных клеток-мишеней. На поверхности последних были один, два или три маркера. Т-клетки убивали только клетки с заданной комбинацией маркеров. Если клетка также имела заранее определенный «маркер здоровья», то она не привлекала лимфоциты.
Известно, что Т-клетки являются чрезвычайно эффективными убийцами, поэтому наличие возможности направить их активность исключительно на клетки с определенной комбинацией антигенов, поднимет эффективность и безопасность иммунотерапии на новый уровень.
В отличие от большинства других методов, основанных на искусственных клетках, данная стратегия нацеливания на клетки полностью зависит от белков и работает гораздо быстрее.
Авторы полагают, что Co-LOCKR будут полезны во многих областях медицины, требующих точное нацеливание на клетки, включая иммунотерапию и генную терапию.
Статья M.J.Lajoie et al. Designed protein logic to target cells with precise combinations of surface antigens опубликована в журнале Science.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам UW Medicine: New 'molecular computers' find the right cells.