Наномашины разрушат опухолевые клетки

А.И. Курамшин

pic_2017_11_13.jpg

Ультрафиолетовое излучение активирует «молекулярный бур», который, вращаясь со скоростью более миллиона оборотов в секунду, протыкает мембрану клетки 

Молекулярные машины, способные разрушить клеточные мембраны или направленно доставить лекарственный препарат, могут стать основой нового метода распознавания и уничтожения опухолевых и других опасных клеток («Nature», 2017, 548, 567—572; doi: 10.1038/nature23657).

Как отмечает автор концепции Джеймс Тур из университета Райса в Хьюстоне (в свое время синтезировавший антропоморфные молекулы — нанопуты, см. «Химию и жизнь», 2004, 4), никто еще ранее не пробовал использовать молекулярные машины для перфорирования мембран клеток. Тур с коллегами использовал активирующиеся ультрафиолетом молекулярные моторы — их разработал Бернард Феринга, получивший за это в 2016 году Нобелевскую премию по химии (см. «Химию и жизнь», 2016, 11). Для повышения эффективности работы Туру с коллегами пришлось внести в схему моторов некоторые изменения. Вращающийся элемент модифицировали фрагментами, комплементарными участкам, где планировалось «бурить» клетки, – тогда мотор сможет прикрепиться к липидной мембране клетки и распознавать определенные фрагменты. Всего исследователи разработали десять типов модифицированных молекулярных моторов, которые опробовали на разных видах клеток, включая клеточные линии злокачественных опухолей предстательной и молочных желез.

Эксперименты продемонстрировали, что в отсутствие ультрафиолетового облучения наномашины распознавали клеточные мишени, для которых их спроектировали, и закреплялись на поверхности клетки. При облучении ультрафиолетом молекулярные моторы начинали раскручиваться, делая два-три миллиона оборотов в секунду, и пробуривали клеточную мембрану толщиной 10 нанометров за минуту. Дырка в клеточной мембране может и сама по себе способствовать смерти клетки, но ее можно также использовать для введения химических веществ, в том числе и фармакологически активных.

Конечно же сегодня известно немало подходов, направленных на нарушение целостности клеточной мембраны. Однако существующие системы «вскрывают» клетку не избирательно, повреждая при этом и здоровые. А молекулярную машину удерживает от посягательств на здоровую клетку «двойной контур безопасности». Во-первых, наведение молекулярных буров на цель происходит благодаря распознаванию ими участков оболочки, присущих только тем клеткам, которые нужно уничтожить. Во-вторых, даже если система наведения позволит кому-то из них прикрепиться к здоровым клеткам, молекулярные машины приводятся в действие только ультрафиолетом, и вне области, на которую будут воздействовать УФ-лучи, они не смогут разрушить мембраны.

Тем не менее у нового подхода есть и недостатки — ультрафиолет не может глубоко проникнуть в человеческое тело, поэтому Тур с коллегами пытается разработать методы активации молекулярных машин ближним инфракрасным и радиоволновым излучениями.

Разные разности
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...
Пишут, что...
…за последнее десятилетие плотность тихоокеанских устриц Magallana gigas в двух заливах Южной Калифорнии увеличилась в 32 раза, что совпадает с летним повышением температуры морской воды на 2–4°C… …пластырь с микроиглами против ...
Маскировка, подсказанная цикадой
Тело цикады покрывают брохосомы. Эти структуры отлично поглощают свет, тем самым помогая ей маскироваться от животных, глаза которых видят в том числе и ультрафиолетовый свет. Используя 3D-принтер, исследователи создали искусственные аналоги брохосом...