Молекула ДНК не только хранит генетическую информацию, но и обладает ещё одним ценным свойством: её цепи очень строго организованы на наноразмерном уровне. Эта особенность позволила использовать её как мощный инструмент для конструирования наноструктур и наноизделий, в том числе лекарственных препаратов.
Около 30 лет назад американский нанотехнолог Недриан Симан (Nadrian Seeman) предположил, что но основе правильно подобранных одиночных цепей ДНК можно сложить фигуру любой сложности для любых целей. Его работы положили начало целой области науки (DNA nanotechnology).
В сущности, исследователю необходимо создать и собрать в одном месте определённые фрагменты ДНК в нужной пропорции и наблюдать за процессом самосборки, когда коплементарные основания отыщут друг друга и сформируют задуманную структуру.
Современные нанотехнологии развиваются огромными темпами и вот теперь специалисты американской компании Parabon NanoLabs создали на их основе эффективное лекарство для борьбы со смертоносным раком мозга или мультиформной глиобластомой, а также раком молочной железы.
Достичь этого результата учёным удалось с помощью комбинации двух технологий созданных компанией: платформы по разработке лекарственных препаратов Parabon Essemblix Drug Development Platform и системы компьютерного проектирования Parabon inSēquio Sequence Design Studio.
Уникальность нового метода получения препарата заключается в том, что его, по сути, отпечатывают на 3D-принтере: молекулу за молекулой. И в основе этого процесса лежит та самая самосборка фрагментов ДНК. Но ещё более примечательно то, что для конструирования макромолекул различной структуры используется классический компьютерный приём манипулирования элементами интерфейса drag-and-drop (дословно "тащи-и-бросай").
Программное обеспечение inSēquio позволило учёным спроектировать участки ДНК со строго определёнными функциональными компонентами. То есть на некоторых одиночных цепочках закрепляется молекула вещества, оказывающего терапевтический эффект, а на других − группа атомов или молекула, распознаваемая клеточными рецепторами определённого органа или ткани.
После этого исследователи оптимизировали свои модели с помощью суперкомпьютера и специальной платформы Parabon Computation Grid, которая производит поиск соответствующих одиночных последовательностей ДНК для их дальнейшей самосборки в новые структуры.
Получаемый препарат обладает исключительной специфичностью и, попав в организм, отправляется прямиком к очагу заболевания. Благодаря комбинации различных технологий (как описанного выше программирования, так и химического синтеза), разработчикам удалось получить в короткие сроки триллионы идентичных копий нужных макромолекул.
По заверениям производителей выпуск серии необходимого препарата может занять от нескольких недель до нескольких дней. Новая технология оставила далеко позади себя традиционные методы изготовления противораковых лекарственных препаратов, многие из которых основаны на том же методе.
"Самое главное, что отличает нашу технологию от существующих в мире аналогов, это способность быстро и точно расположить каждый атом на своё место в соединении, которое мы создаём", − подчёркивает президент компании и один из ведущих разработчиков Стивен Арментрут (Steven Armentrout).
Создание и продвижение новой технологии частично финансируется Национальным научным фондом США (NSF). Все права на новый способ изготовления лекарств защищены соответствующим патентом.
В официальном пресс-релизе NSF разработчики рассказывают, что не собираются останавливаться на достигнутом и планируют использовать свои наработки для создания синтетических вакцин, а также препаратов для генной терапии.
Кроме того, новая технология имеет большие перспективы и вне медицины, например, в области обработки данных и в производстве молекулярных наносенсоров.
Также по теме: В США создан ДНК-робот для борьбы с раком Японцы выпустили молекулярный поезд на рельсы из ДНК Известный генетик предлагает посылать вакцины по электронной почте Революция в медицине: Еврокомиссия разрешила препарат, воздействующий на ДНК
