Биоинженерный фермент полностью останавливает рост рака

Биоинженерный фермент полностью останавливает рост рака

Злокачественные новообразования растут быстро только при хорошем «питании». Это заставляет онкологов постоянно думать над тем, как бы посадить опухоли на голодный паёк. Зная, что раковые клетки потребляют значительно больше метионина, чем их здоровые экс-родственники, учёные создали новый фермент, способный эффективно разлагать эту аминокислоту.

В экспериментах на мышах использование синтетического протеина привело к полной остановке роста агрессивных раковых опухолей. Отчёт об этом можно найти в журнале ACS Chemical Biology.

Давно и хорошо известно, что ограничение доступа к метионину позволяет справиться с бесконтрольным ростом опухолей. Идея не нова; более того, у неё уже было вполне реальное воплощение. Фермент метионин-гамма-лиаза (MGL), производимый почвенной бактерией Pseudomonas putida, специализируется на эффективном разрушении метионина. При его внутривенном введении грызунам и приматам наблюдалось резкое падение уровня аминокислоты в крови, а раковые опухоли прекращали развиваться. Таким образом, практическая значимость идеи была полностью обоснована…

…Но, к сожалению, фермент бактериального происхождения вызывал особенно резкую иммунную реакцию у приматов, что автоматически исключало белок из списка потенциальных лекарств. Кроме того, время полураспада фермента в сыворотке крови человека едва достигает двух часов, что потребовало бы использования огромных доз препарата для достижения хотя бы минимального положительного эффекта. Очевидно, что «человеческий» аналог бактериального MGL был бы значительно лучшим кандидатом на звание противоракового средства будущего. Но тут есть одна проблема, совсем небольшая: такого аналога не существует (чем радостно пользуются раковые клетки).

Что ж, как сказал когда-то дедушка Мичурин, мы не имеем права ждать милости от природы. В качестве отправной точки в работе по созданию такого аналога был выбран родственный MGL фермент человека цистатионин-гамма-лиаза (CGL). Эти ферменты катализируют схожие химические превращения и имеют очень похожее строение. Кроме того, CGL живёт в сыворотке нашей крови неизмеримо дольше, чем чуждый ей MGL. Сравнив последовательности обоих ферментов, учёные из Техасского университета в Остине (США) пришли к выводу, что для создания необходимых условий связывания CGL-фермента с метионином необходимо сделать активный центр этого фермента более гидрофобным. В отличие от молекулы цистатионина, с которой CGL связывается в естественных условиях, молекула метионина значительно более гидрофобна.

Для проведения желаемой модификации активного центра были созданы около 2 тыс. мутантных версий фермента CGL, которые затем соревновались, кто быстрее конвертирует метионин в метилмеркаптан и α-кетобутират. Мониторинг реакции осуществлялся добавлением к ней гидразона 3-метилбензотиазолин-2-она, взаимодействующего с α-кетобутиратом с образованием продукта, поглощающего в УФ-области. В результате был выбран самый эффективный фермент, который отличался от исходного всего на три аминокислоты, со временем полураспада в сыворотке крови, равным 78 часам.

Чтобы оценить эффективность действия нового фермента на раковые опухоли, учёные провели серию внутривенных инъекций мышам (трижды в неделю в течение четырёх недель). В экспериментах участвовали опухоли нервных клеток человека (наиболее быстро развивающийся тип рака), вживлённые грызунам. И вот результаты: концентрация метионина в крови зверьков, которая в начале эксперимента составляла 124 мкМ, упала до 6 мкМ; раковые опухоли у мышей контрольной группы за отчётный период выросли в 3–4 раза (!), а у их собратьев по несчастью, получавших новый метионин-разрушающий фермент, размер опухолей не изменился. Словом, результат более чем поразительный.

Подготовлено по материалам Chemical & Engineering News.

Источник: science.compulenta.ru

Похожие новости:
Sony и Panasonic работают над новым поколением оптических дисков
Хотя многие компании видят будущее архивного хранения за облачными сервисами, это не останавливает Sony и Panasonic продвигать новые технологии в создании оптических дисков. Скорее всего именно эти две компании создадут следующий стандарт для локального хранения данных на оптических дисках. В ..
2013-07-30 2333 0 Технология
0
Физики изучили ультратонкий материал, останавливающий пули на лету
Физики из университета Райса (Rice University) и Массачусетского технологического института (MIT) изучали свойства полиуретана. Макроскопические баллистические тесты показали, что этот полимерный материал может не просто останавливать на лету 9-миллиметровые пули, но и "заращивать" входные отверстия. "Полимер останавливает и фактически ..
2012-11-23 2696 0 Технология
0
В Токио открылась Международная экологическая выставка
В четверг в Токио открылась выставка, на которой более 700 компаний и организаций представили свою экологически чистую продукцию. PanaHome, дочерняя компания японского производителя электроники Panasonic, представила дом, крыша которого полностью сделана из панелей солнечных батарей. Представители компании ..
2013-12-13 1909 1 Технология
0
Британские ученые создали не отражающий свет материал
Британские ученые создали материал, почти полностью поглощающий падающий на него свет, сообщает Independent. Данный материал отражает всего 0,035% оказавшегося на его поверхности света, что, по словам разработчиков, в настоящее время является абсолютным рекордом для материала, созданного человеком, ..
2014-07-16 3976 0 Технология
-1
Ученые создали сетчатку глаза из стволовых клеток
Медиками из Университета Калифорнии (Ирвин, США) разработана восьмислойная полнофункциональная сетчатка. Она целиком состоит из стволовых клеток человека. Ученые также сообщают, что созданная ими сетчатка является 1-м полностью завершённым трехмерным живым органом человека. Он создан в лабораторных условиях. Сетчатки ..
2012-06-14 3547 0 Технология
3
Нейрофизиологи заставили парализованную крысу бегать
Швейцарские ученые заставили бежать полностью парализованную крысу с помощью одних лишь электрических сигналов. Уже в 2015 году новая система (Gait System) будет испытана на людях, парализованных из-за травм спинного мозга. Результаты эксперимента представлены в журнале ..
2014-09-25 1936 0 Технология
1
Ученые создали молекулярную бумагу
Группа физиков из лаборатории Университета Калифорнии в Беркли создала первый образец "молекулярной бумаги" - двухмерной кристаллической структуры на основе полимера, способного самостоятельно собираться на молекулярном уровне. Полностью новый материал создан из пептоидов, представляющих собой инженерные полимеры, ..
2013-04-3 2446 0 Технология
0
В Германии построили дом полностью из дерева
Использование древесины в качестве строительного материала для больших зданий набирает обороты во всем строительном мире. В этом году на IBA фестивале архитектуры в Гамбурге, немецкая архитектурная фирма Architekturagentur создала Woodcube: пяти этажный многоквартирный дом который построен почти полностью ..
2013-08-28 2565 0 Технология
0
В ОАЭ откроют первый отель на солнечной энергии
Первый в мире отель, который будет полностью обеспечиваться электроэнергией от работы солнечных батарей, откроют в Объединенных Арабских Эмиратах в первой половине 2017 года. Об этом сообщается на сайте группы компаний InterContinental Hotels Group (IHG). В 170-комнатная гостиница ..
2015-05-06 2335 0 Технология
1
Создан полностью углеродный фотоэлемент
Инженеры Стенфордского университета создали первый в мире фотоэлемент, полностью состоящий из различных соединений углерода. Работа ученых опубликована в журнале ACS Nano, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте университета. За поглощение света в устройстве отвечают углеродные нанотрубки и фуллерены ..
2012-11-1 2751 0 Технология
0
Ученые создали шагающие робо-ноги
Японские разработчики говорят о создании уникальной механической конструкции: необычных робо-ног, передвигающихся исключительно за счет собственного веса Новинка ходит подобно человеку, а процесс хождения робо-ног производится без каких-либо двигателей или внешнего оборудования. Новая разработка ученых получила название ..
2011-10-30 2473 0 Технология
0
Создан полностью мягкий робот-осьминог
Исследователи из Гарвардского университета разработали действующий прототип мягкого робота, в конструкции которого не используются жесткие материалы. Исследование опубликовано в Nature.Традиционно разработчики мягких роботов ориентируются на применение подобных устройств в медицине. Несмотря на то, что корпус и актуаторы можно сконструировать гибкими, общей ..
2016-08-28 10054 0 Технология
0
Зеркало отучили изменять направление поляризации света
Группа физиков из США разработала многослойное зеркало, которое, в отличие от обычных зеркал, при отражении не меняет направление круговой поляризации света. Благодаря использованию периодического массива несимметричных отверстий в одном из слоев, поляризованный свет, закрученный в одну сторону, полностью ..
2017-11-19 10644 0 Технология
0
Новая Зеландия подключила архипелаг к Солнцу
Принадлежащие Новой Зеландии острова Токелау полностью перешли на солнечную энергию. Они стали первой в мире территорией, использующей только этот источник энергии, пишет BBC News. Это стало возможно благодаря завершению строительства третьей солнечной станции, о чем сообщил министр ..
2012-11-7 1523 0 Технология
0
Ученые разработали технологию длительного анабиоза
До настоящего времени технология погружения человека в длительное состояние анабиоза, в котором все жизненные функции полностью останавливаются и последующим возвратом к нормальному состоянию оставалась идеей, увидеть которую можно было разве что в фантастических фильмах. Благодаря работе отечественных специалистов ..
2012-11-20 1832 0 Технология
0