Инженеры-химики в КУСБ создают молекулярный зонд для изучения заболевания
Инженеры-химики Калифорнийского Университета в Санта-Барбаре надеются, что их новая работа над созданием молекулярных зондов может, в конечном итоге, увенчаться успешным созданием новых препаратов для лечения рака и других заболеваний. Результаты проводимой ими работы, опубликованные в журнале «Химия и Биология» (Chemistry & Biology) издательства Cell Press, включают в себя создание новой стратегии по строительству молекулярных зондов для получения изображений, измерения и сбора информации о работе энзимов, называемых «протеаза», на поверхности раковой клетки.
Патрик Догерти, ведущий автор и профессор химической инженерии в КУСБ рассказал, что с помощью данных зондов можно получить представление о протеазах, участвующих в раковых метастазах.
«Раковые метастазы являются общепризнанной причиной смерти пациентов, страдающих раком», — рассказал Догерти. «Первичная опухоль не вызывает смерть. Протеазы являются медиаторами метастазов, подобных тем, которые изучаются нами. Данные протеазы наделяют раковые клетки способностью разделять и разрушать окружающие ткани, а затем мигрировать на участки, находящиеся на удалении от первичной опухоли. Опухоль не просто распадается. Выброс опухолью клеток рака в кровь, после чего они попадают, например, в печень или почки, сопровождается большим количеством событий».
Зонды впервые позволили исследователям напрямую измерить активность протеазы, участвующей в метастазах. Они смогли это сделать, поместив зонд в чашку с клетками рака. После чего они измерили активность данной протеазы, которая разрушает коллаген – протеин, наиболее представленный (по массе) в человеческом организме.
«В наши ближайшие планы входит использование подобных зондов для эффективного различения метастатических HER2-положительных опухолей, одного из наиболее часто используемых биомаркеров рака груди», — сказал Догерти. «Значительное количество пациентов имеют HER2-положительные опухоли, но мы пока еще не располагаем данными о том, какие из этих опухолей могут дать метастазы. Однако создание подобных зондов позволяет нам определять, какие из данных HER2-положительных опухолей способны разрушать окружающие ткани, отсоединяться от первичной опухоли и приводить к возникновению отдельной опухоли в другой части тела».
Авторы разработали молекулярный зонд, который отличается не многими протеазами, присутствующими в тканях человеческого организма, а одной единственной протеазой, что составляет только одну половину зонда. Вторая половина зонда представляет собой оптическую часть, использующуюся для измерения активности. Данный подход базируется на использовании двух искусственных флуоресцентных протеинов, получаемых из морских организмов, которые поглощают и испускают свет в ходе процесса, имеющего название FRET (Forster resonance energy transfer – резонансный перенос энергии Форстера).
Для подготовки зондов исследователи использовали ген, кодирующий зонд в бактерию кишечной палочки. После этого они произвели и очистили большое количество зондов. Вся информация, необходимая для зонда, закодирована последовательностью ДНК. Производство зондов не требует больших вложений финансов и труда и их можно легко распространять среди других исследователей.
Кроме изучения рака, некоторые модификации данного зонда можно использовать для исследования болезни Альцгеймера, артрита, заболеваний соединительных тканей, бактериальных инфекций, вирусов и многих других заболеваний.
«Факт возможности обобщения идеи и способа создания зондов делает его привлекательным для многих систем», — сказал Догерти. «Просто так получилось, что мы занялись исследованием данной протеазы и определенного типа раковых клеток, взятых у больных раком, но данная разработка может быть полезной и для сотен других молекул, а также для понимания того, как работают вместе группы протеаз в клеточной биологии».
У пациентов с ревматоидным артритом, например, происходит рост производства протеазы, включая тот ее вид, который изучался группой Догерти. Данная протеаза является медиатором коллагенного распада и разрушения суставов. «Если у вас присутствует энзим, который может поглощать протеин, а в суставах имеется много коллагена, тогда вам следует ожидать более скорое разрушение суставов данной протеазой», — пояснил Догерти.
Исследовательская группа Догерти создала примерно 25 зондов, аналогичных тем, о которых пишется в газете. Они заняты созданием набора из 100 зондов и намереваются применить данный набор для описания функционального различия протеаз. Данное исследование может привести к созданию новых способов лечения от различных заболеваний.
Источник: medicaldaily.com
Перевод: Vitaminov.net
