Программируемые белки используют логику для улучшения целевой доставки лекарств

Исследователи из Вашингтонского университета создали белки, способные автономно принимать решения о доставке лекарств на основе комбинации биомаркеров в окружающей среде. Работа опубликована в Nature Chemical Biology.

Суть технологии

Учёные разработали «умные» хвостовые структуры для терапевтических белков. Эти хвосты самопроизвольно складываются в запрограммированные формы, определяющие реакцию белка на различные комбинации сигналов (биомаркеров), таких как уровень pH или наличие специфических ферментов.

• Логика доставки: Система использует принципы булевой логики (И, ИЛИ), традиционные для компьютерного программирования. Например, лекарство высвобождается только при наличии двух определённых биомаркеров (логическое И), что повышает точность нацеливания.
• Носители: Программируемые белки можно присоединять к различным носителям — гидрогелям, микрочастицам или живым клеткам — для доставки в целевые ткани.

Прорыв в производстве

Ключевым достижением стало использование инструментов синтетической биологии для быстрого и масштабируемого производства.

• Старый метод: Ручной синтез с помощью традиционной органической химии занимал месяцы для получения нескольких миллиграммов материала.
• Новый метод: Использование живых клеток (например, бактерий) в качестве «фабрик» по производству белков по заданной ДНК-схеме сократило процесс от проектирования до продукта до нескольких недель.
• Сложность: Теперь возможно создавать белковые «схемы», реагирующие на до пяти различных биомаркеров одновременно. В одном носителе можно разместить несколько разных белков, каждый со своей программой высвобождения.

Перспективы и применение

• Терапия рака: Первые практические применения ожидаются в области онкологии для точной доставки препаратов к опухолям.
• Диагностика: Технология может лечь в основу диагностических тестов (например, анализа крови), меняющих цвет при обнаружении сложного набора маркеров.
• Будущее: Исследователи видят потенциал для создания систем, способных действовать в любом заданном месте тела вплоть до отдельных клеток.

«Мы в точке, где технология опережает то, что мы всерьёз рассматривали в плане применения, и это прекрасное место для развития», — отметила соавтор работы, докторант Мюриэль Росс.

Следующие шаги — поиск новых биомаркеров и сотрудничество с другими лабораториями для создания реальных терапевтических средств.