Чтобы найти и уничтожить раковую клетку, нужна какая-то специфическая молекула, которая будет связываться только с ней. В первую очередь на ум тут приходят антитела — крупные белковые молекулы, которые узнают другие сложные молекулы и молекулярные комплексы.
Бывают антитела более и менее специфичные, то есть такие, которые взаимодействуют не с одной целью, а с несколькими. Но, так или иначе, можно выбрать такую разновидность антитела, которая узнаёт какие-то особенности раковой клетки и целенаправленно с ней связывается. При этом антитела могут сами по себе указать иммунной системе на злокачественную клетку, и иммунитет её убьёт, или же антитела можно нагрузить каким-то противораковым лекарством.
Но не только антитела могут специфично что-то связывать. Точно так же действуют аптамеры — сравнительно небольшие одноцепочечные молекулы ДНК. Любая ДНК — это последовательность четырёх нуклеотидов. Их последовательность можно рассчитать так, чтобы аптамер связывал конкретный белок. Рассчитать ДНК нужной специфичности довольно просто, и модифицировать ДНК во многих отношениях тоже просто. Однако у ДНК-аптамеров есть свои минусы — например, от них сложно добиться большой точности в связывании.
Проблема с точностью аптамеров возникает из-за того, что их по разным причинам приходится делать слишком длинными: не вся молекула аптамера участвует во взаимодействии с другой молекулой, и та часть, которая не участвует, мешает той, которая участвует. Лишнее можно было бы просто отрезать после синтеза, но не всегда ясно, где именно резать.
Сотрудники Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН» (ФИЦ КНЦ СО РАН) и Московского государственного университета вместе с коллегами из Финляндии, Германии, Канады, Японии и США сумели оптимизировать аптамеры LC-18, предназначенные для диагностики лёгочной аденокарциномы. Исследователи построили трёхмерную модель аптамера, причём для расчёта модели понадобились вычислительные ресурсы нескольких мировых научных лабораторий, включая суперкомпьютерный центр Российской академии наук. Поняв, как выглядит и располагается в пространстве аптамер целиком, ученые смогли изменить его, не повредив структуру и не повлияв на основные свойства и характеристики, необходимые для применения и связывания с клетками.
В статье в Molecular Therapy – Nucleic Acids говорится, что модифицированный аптамер более точно связывался с раковыми клетками, не обращая внимания на здоровые. Такой аптамер с большей точностью покажет границы опухоли, а если нагрузить его лекарством, то он так же с большей точностью поразит лекарством именно злокачественные клетки, не затронув здоровые. Очевидно, что подобный метод оптимизации можно использовать и для других аптамеров, используемых как в фундаментальных, так и в клинических исследованиях.