Ученые создали "наномедузу" из молекул ДНК для поимки раковых клеток

Источник материала:

Американские биотехнологи создали особое устройство — "наномедузу", которая умеет ловить одиночные раковые клетки крови, вычислять их количество и сообщать об этом медикам, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Появление некоторых форм рака сопровождается проникновением единичных бессмертных клеток из раковой опухоли в кровеносные сосуды. Характерным примером такого рака является лейкемия — злокачественная опухоль из кроветворных клеток костного мозга. Подобные клетки могут стать мощнейшим инструментом диагностики и предупреждения рака, однако их обнаружение практически не возможно из-за отсутствия надлежащих методик извлечения раковых клеток из крови.

Группа ученых под руководством Джеффри Карпа (Jeffrey Karp) из Института стволовых клеток при Гарвардском университете (США) разработала такую методику, позаимствовав опыт по поимке даже самых мельчайших частиц у одних из самых примитивных многоклеточных животных — морских медуз.



Фото: pnas.org

Авторы статьи обратили свое внимание на щупальца медуз — их структура позволяет этим беспозвоночным жителям моря убивать и захватывать планктон, икринки рыб и ракообразных, составляющих основу их рациона. Исследователи попытались повторить их структуру на микроуровне, использовав нити ДНК в качестве строительного материала для "щупальцев" датчика раковых клеток.

Фильтр Карпа и его коллег представляет собой пластину, покрытую множеством микроскопических отверстий, поверхность которых покрыта выступами в форме елочки или лесенки. К сторонам таких выступов прикреплены длинные повторяющиеся последовательности ДНК — так называемые аптамеры, прикрепляющиеся к белковым "хвостам" на поверхности раковых клеток.

Это устройство работает следующим образом. Ученые наносят небольшое количество крови больного на пластину и позволяют ей стечь через сетку из микроотверстий. Здесь в дело вступает особая структура поверхности дырочек — лесенка из выступов создает завихрения в потоке крови, повышая шансы на столкновение раковых клеток и нитей ДНК. После завершения этого процесса "застрявшие" раковые клетки извлекаются при помощи особых ферментов, заставляющих "щупальца" отпустить их добычу.

По словам ученых, их "наномедуза" способна поймать примерно 60-80% от общего числа раковых клеток в образце крови. Это примерно в 10 раз больше, чем удавалось достичь другим аналогичным приборам. Биотехнологи полагают, что увеличение размера пластинки позволит достичь такой скорости фильтрации, которая необходима для проведения быстрой диагностики в условиях клиник и больниц.

Карп и его коллеги полагают, что их изобретение можно приспособить и для поиска других типов раковых клеток и частиц, к поверхности которых сможет прикрепиться молекула ДНК. В частности, ученые планируют создать "медузу", извлекающую стволовые клетки из пуповинной крови матери после рождения ребенка.

"Самая прелесть этой технологии заключается в ее универсальности. Мы можем очень легко изменить длину и плотность размещения нитей из ДНК, можно добавить другие последовательности из нуклеотидов, которые будут захватывать другие типы клеток", — заключает один из авторов статьи Вэй-ань Чжао (Weian Zhao) из Гарвардской медицинской школы в Бостоне (США).