ДНК-устройства выполняют биоаналитическую химию внутри живых клеток

Лаборатория Ямуны Кришнан придерживается философии минималистичного дизайна в создании функциональных ДНК-наномашин для доставки лекарств или биомедицинской диагностики.

Минималистичные наносенсоры

В 2011 году группа Кришнан первой продемонстрировала работу ДНК-наномашины (I-switch) внутри живого организма. Этот сенсор с высокой точностью измерял внутриклеточный pH. С тех пор команда разработала целый набор pH-сенсоров, каждый настроен на pH конкретной органеллы.

Летом 2015 года команда сообщила о создании ДНК-наносенсора Clensor, точно измеряющего физиологическую концентрацию хлорида. По словам Надриана Симана, это уникальное достижение и крупный прогресс в ДНК-нанотехнологии.

Значение сенсоров

Clensor (хлорид):

  • Хлорид — самый распространенный растворимый отрицательно заряженный ион в организме, но до Clensor не было эффективного способа измерить его внутриклеточные запасы.
  • Сенсор не зависит от pH, в отличие от предыдущих разработок.
  • Измерение хлорида важно в нейробиологии для нейронального торможения (сброса нейрона после возбуждения).
  • Дефекты в транспорте хлорида связаны с муковисцидозом. Clensor может визуализировать активность молекул (например, трансмембранного регулятора муковисцидоза) для скрининга веществ, восстанавливающих функцию хлоридного канала.
  • У человека 9 типов хлоридных каналов, и мутация в каждом вызывает отдельное заболевание (остеопетроз, глухоту, мышечную дистрофию, дистрофию Беста и др.).

I-switch (pH):

  • Кислотность (pH) — критический параметр для функции каждой органеллы. Его нарушение ведет к болезням.
  • Особое значение pH имеет для лизосом — самых кислых органелл, отвечающих за "утилизацию отходов" клетки.
  • Существует 70 редких лизосомных болезней накопления (Баттена, Ниманна-Пика, Помпе, Тея-Сакса и др.), часто смертельных. Доступные методы лечения (фермент-заместительная терапия) — дорогие и паллиативные.
  • Цель группы Кришнан — использовать pH-сенсоры для получения новых биологических insights об этих болезнях и помочь в разработке малых молекул (более простых и дешевых, чем биологические препараты).