Инновации в генетике. Ученые ИТМО разработали суперэффективное лекарство

Ученые ИТМО разработали новое соединение — бивалентные ДНКзимы, которые в 17 раз быстрее аналогов «выключают» гены, отвечающие за различные заболевания. Это открытие может стать основой для новых препаратов для лечения вирусных, онкологических и наследственных заболеваний на ранних этапах. Результаты исследования опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.

Онкологические и наследственные заболевания, такие как рак толстой кишки или хиломикронемия, часто возникают из-за мутаций в конкретных генах. Гены передают наследственную информацию, которая превращается в молекулы белка или РНК, необходимые для нормального функционирования организма. Если в гене есть мутация, она передается далее, что может привести к заболеванию. Один из способов лечения — «выключение» генов с помощью коротких цепочек ДНК или РНК, которые связываются с мРНК и расщепляют ее, предотвращая образование белков.

«Мы создали прототип лекарства, способный закрепиться в нужной части мРНК и расщепить ее в 17 раз быстрее, чем аналогичные предложенные ранее конструкции».

— Михаил Дубовиченко, первый автор исследования, аспирант химико-биологического кластера ИТМО

Новое соединение ИТМО использует два связанных терапевтических ДНКзима с четырьмя «руками», что позволяет охватить большую площадь целевой РНК и ускорить ее расщепление. Если целевая область окажется в труднодоступном месте, прототип лекарства все равно сможет связаться с ней благодаря комплементарности — парному взаимодействию азотистых оснований нуклеиновых кислот.

Одним из главных преимуществ разработки ученых ИТМО является возможность настройки соединения на расщепление РНК различных генов, что позволяет бороться с конкретными заболеваниями, такими как колоректальный рак, вирус Эпштейна-Барра или транстиретиновый амилоидоз.

«Мы проверили наше соединение в условиях пробирок. Далее мы планируем исследовать его работу в клеточных культурах. Нам нужно модифицировать ДНКзимы, чтобы защитить их от нуклеаз, не мешая их лечебному действию».

— Ахмед Эльдиб, один из авторов исследования, руководитель лаборатории «Нанотехнологии нуклеиновых кислот», аспирант химико-биологического кластера ИТМО

В дальнейшем ученые планируют химически модифицировать структуру ДНКзимов, увеличить их количество в одной молекуле и научить их нацеливаться на разные мРНК. Эти изменения позволят использовать препарат в клетках и живых организмах дольше и эффективнее, а также лечить сложные заболевания, подавляя работу нескольких генов одновременно.

Исследование поддержано программой развития ИТМО «Приоритет 2030».