- Той и д-р Чанг-Йонг О първи в света успяха да конструират ДНК наночастици с вградени генетични инструкции за клетки и тъкани
- Откритието им може да помогне да се стартира подмладяването на организма
- „Платформата" представлява ефективна целева система за доставка на протеини, протеинови ваксини, редактиране на гени на специфични места, антирак терапии и др.
Красива наука, само така може да се определи откритието на двама учени от Университета в Айова, които конструираха ДНК наночастици с вградени генетични инструкции. Всъщност те постигнаха немислимото - да манипулират връзките, поддържащи двойната спирална форма и да изваят самосглобяващи се структури с изумителни медицински приложения.
Проф. Ерик Хендерсън бе така любезен да разкаже за тях пред „24 часа", но преди това нека да надникнем в нестандартния му подход, който може да доведе до революция в лечението на смъртоносни заболявания, да ни пази от вируси, да спре стареенето и може би да стартира процеса на подмладяване.
Професорът и д-р Чанг-Йонг О години наред проучват ДНК наночастиците и тяхната архитектура и в един момент решават да експериментират – дали могат да трансформират генетичния код на живота в компоненти за създаване на биороботи, които да предават конкретни генетични инструкции.
Тази тема е много интересна за изследователи от цял свят, но от биоинженерна гледна точка. За разлика от тях проф. Хендерсън и д-р Чанг-Йонг О първи забелязват колко много информация се съдържа във веригите на ДНК.
Нещо повече, двамата генетици в статия в едно от реномираните научни издания Scientific Reports доказаха, че са първите в света, конструирали ДНК наночастици, способни да изразяват генетичен код. Тоест, тези структури могат да са едновременно носители и на гени, и на лекарства.
Разбира се тази изумителна иновация не е плод на щастливо хрумване. Още през 2008 г. професорът започва да експериментира с ДНК оригами – специфичен метод за създаване на самосглобяващи се сложни наноструктури с дълги единични нишки ДНК. Благодарение на многобройните опити той и Дивита Матур конструират биосензор, способен да открива патогени. Вероятно затова някъде в този период в главата на професора се заражда следната мисъл – дали тези оригамита могат да изразяват и предават генетичната информация, закодирана в тях?
Трябва да се провери и екипът започва работа на пълни обороти, но екипът се натъкват на няколко сложни предизвикателства.
Първото е да създадат ДНК оригами с единични нишки, като всяка една има свои специфични генетични последователности. Когато най-накрая успяват след няколко години, се изправят пред следващата трудност. Дали ензимът за създаване на РНК молекули от ДНК кодове може да се „ориентира и придвижва" в многобройните гънки на оригамито. С други думи, голямата тревога е дали този ензим, наречен РНК полимераза ще се справи с „кръстовищата", където по-дългите и къси нишки на ДНК са свързани с нещо като скоби. Макар и миниатюрни, когато човек ги погледне през електронен микроскоп, вижда, че те представляват огромни препятствия. Можем само да гадаем какво е било учудването на учените, когато установяват, че РНК ензимът ги преодолява.
„В това няма никаква логика", възкликва щастлив професорът.
Чак тогава идва ред на фините настройки и „тунинга" на наночастиците, за да предизвикат по веригата функциите, които се очакват от тях.
Тук проф. Хендерсън прави поредната огромна крачка в науката, отправяйки следващото предизвикателство – как да се редактират само онези гени, които е необходимо? До момента това е сред най-големите трудности и не един и два екипа по света се мъчат да я преодолеят. Но проф. Хендерсън и колегата му решават още веднъж да заложат на своя подход и започват да усъвършенстват наночастиците. Целта им е те да могат да се насочат към конкретни клетки и тъкани и да ги „информират" „какво да правят и как да се държат".
И докато тандемът се справя с поредното препятствие, открива нещо прелюбопитно, а то е, че ДНК наночастиците са лесни за „производство", евтини са и са изключително издръжливи. Може би защото самата ДНК е много стабилна в резултат на еволюцията от поне милион години. Така се стига до откритието, че да бъдат накарани наночастиците да се сглобят сами е нещо толкова просто, колкото да се нагрее смес и да се остави да изстине.
Тук съвсем естествено възниква въпросът: Какви са ползите от това откритие?
„Изводът на нашата работа е, че ако можем да имитираме това, което вирусите правят толкова добре (опаковане на ДНК и поставяне на подходящите сигнали върху наночастиците, за да се насочат към специфични тъкани, органи или типове клетки), използвайки ДНК оригами наночастици, можем да имаме мощна платформа за редактиране на гени на специфични, точно определени места – обясни пред „24 часа" проф. Ерик Хендерсън. - Ако човек може да редактира дефектни гени в жива система (като човешко същество), полето е широко отворено за лечение – дори и на генетични заболявания."
Причината е, че с въпросната платформа може да се направи ефективна целева система за доставка на протеини, протеинови ваксини, редактиране на гени на специфични места, антирак терапии и др.
На въпрос на вестника дали иновацията би помогнала и за постигане на подмладяване и дълголетие, професорът обясни, че макар и да е опростено да се твърди, все пак „здравите хора живеят по-дълго".
„Но това като цяло е точно – посочи той. - Така че коригирайки лошите гени е равнозначно на да живеем по-дълго."
Запитан дали откритието би помогнало да се стартира процесът на подмладяване, той отговори: „Какво ще стане, ако можем да редактираме теломерите (безопасно), за да ги направим по-дълги – нещо, което корелира с младежка ДНК? Чудя се дали това би улеснило дълголетието."
