Побег из эндосомы: инновационный подход для доставки крупных молекул в клетки
Большинство лекарств — это малые молекулы. Однако крупные биомолекулы (например, мРНК) обладают огромным терапевтическим потенциалом, но их проблема — попасть внутрь клетки. Исследователи из Университета Коннектикута разработали нетоксичный способ решить эту задачу.
Вакцины от COVID-19 на основе мРНК (Pfizer, Moderna) показали эффективность крупных молекул. Но такие молекулы в сотни раз больше обычных лекарств и при попадании в клетку захватываются эндосомами — внутриклеточными "пузырьками", которые переваривают их кислотой.
Группа под руководством доцента Юпенга Чена (PNAS, 11 мая) предложила защищать терапевтические биомолекулы, заключая их в наноматериал, имитирующий ДНК. Материал представляет собой нанотрубки из ДНК, собранные в пучок.
Механизм действия ("кислотная губка"):
- Комплекс (нанотрубка + лекарство) попадает в эндосому.
- ДНК-нанотрубка действует как губка, поглощая ионы водорода (H+) из кислоты.
- Эндосома, пытаясь снизить pH, закачивает внутрь ещё больше воды и кислоты.
- В результате эндосома разрывается.
- Высвободившиеся нанотрубки распадаются, а терапевтическая молекула начинает работать в клетке.
Ключевое преимущество: в отличие от липидных наночастиц (используемых в вакцинах), которые могут вызывать воспаление, ДНК-нанотрубки биосовместимы и нетоксичны. Это особенно важно для лекарств, требующих многократного приёма.
Экспериментальное подтверждение: Учёные заразили клетки лёгких человека безвредным аденовирусом, заставляющим клетки светиться зелёным. С помощью ДНК-нанотрубок они доставили малые интерферирующие РНК (siRNA), которые "выключили" зелёный ген. Доставка с помощью нанотрубок оказалась эффективнее липидного метода.
Перспективы: В настоящее время команда разрабатывает аналогичные системы доставки для терапии рака и заболеваний хрящевой ткани.