Японские ученые разработали «молекулярного курьера» для безопасной транспортировки ДНК в клетки

Исследователи из Столичного университета Токио (Tokyo Metropolitan University) представили инновационный молекулярный транспортер для доставки ДНК в живые клетки. Данная технология позволяет передавать генетическую информацию без использования высокозаряженных соединений, которые нередко становятся причиной воспалительных реакций. В ходе испытаний на лабораторных моделях метод продемонстрировал высокую эффективность, открывая новые горизонты для развития терапевтических подходов и вакцинации.

За последние десятилетия биомедицина достигла значительных успехов в разработке методов лечения, базирующихся на внедрении ДНК и РНК. Подобные молекулы могут либо интегрироваться в геном в рамках генной терапии, либо временно использоваться клеточным аппаратом для синтеза терапевтических белков и иных биологически активных соединений.

Одной из фундаментальных проблем остается обеспечение сохранности генетического материала при его транспортировке. После попадания в организм молекулы нуклеиновых кислот сталкиваются с клеточной мембраной, выполняющей роль естественного барьера, и рискуют подвергнуться деградации еще до достижения цели.

Для решения этой задачи применяются специализированные «носители». Вместо введения ДНК в чистом виде ее упаковывают в комплексы, способные беспрепятственно проникать внутрь клеток. Для работы с плазмидной ДНК — небольшими фрагментами, кодирующими определенные гены, — традиционно задействуют положительно заряженные полимеры, которые притягиваются к отрицательно заряженному остову ДНК.

Однако такие системы имеют критические недостатки. Наличие электрического заряда может спровоцировать воспаление в области инъекции, а также привести к образованию нежелательных агрегатов с другими молекулами организма, например, с компонентами мышечной ткани при внутримышечном введении.

Научный коллектив под руководством профессора Сёитиро Асаямы (Shoichiro Asayama) синтезировал нейтральный полимер на базе полиэтиленгликоля — вещества, широко признанного в медицине за свою биологическую инертность. К терминальному участку цепи было присоединено азотистое основание тимин — один из ключевых структурных элементов ДНК. Для создания устойчивой связи ученые применили метод отжига: при умеренном нагревании двойная спираль ДНК частично расплетается, что позволяет тимину формировать временные водородные связи с целевой молекулой.

Оптимизировав пропорции тимин-полиэтиленгликоля и ДНК, авторы получили стабильный комплекс. Эксперименты на мышах подтвердили, что данная система увеличивает эффективность проникновения генетического материала в клетки до 14 раз по сравнению с введением немодифицированной ДНК.

Разработанный «однонуклеотидный терминальный комплекс» (single nucleobase-terminal complex, SNTC) лишен электрического заряда и не вызывает выраженного иммунного ответа. По мнению авторов исследования, эта технология способна существенно расширить потенциал генной терапии и ДНК-вакцин, сделав их применение более безопасным и результативным.

Источник: iXBT