Отзыв Эмили Хендерсон, бакалавр наук 16 марта 2020 года

Хорошим показателем дисрегуляции в живых клетках является изменение их экспрессии РНК. МикроРНК (микроРНК), особый тип РНК, считается биомаркером канцерогенных клеток. Команда ученых из Китая нашла способ амплификации микроРНК в живых опухолевых клетках для биовизуализации. Как сообщается в журнале Angewandte Chemie их анализ основан на надежной клеточной автокаталитической биосхеме, запускаемой синтетической ДНК и наночастицами.

Диагностика рака до того, как опухоль становится видимой, была одной из давних целей в медицине. Одним из биомаркеров канцерогенности в клетке является характер экспрессии РНК или, точнее, изменение экспрессии РНК, которое вызывает метаболическую дегенерацию. Существует много типов РНК, среди которых короткая некодирующая РНК, называемая miRNA, способствует или препятствует трансляции кодированной ядром генетической информации в белок. Соответственно, обнаружение измененного профиля экспрессии miRNA считается надежным признаком дегенерации клетки.

Однако обнаружение конкретной микроРНК затруднено, поскольку она присутствует в клетке только в крошечных количествах и должна быть усилена и подключена к сигнальному объекту, такому как флуоресцентный краситель, для визуализации. Команда ученых из Уханьского университета в Китае под руководством Фуана Вана открыла подходящий механизм обнаружения амплификации для miRNA, который основан на автокаталитической биосхеме, активируемой синтетической ДНК, что приводит к сильному флуоресцентному сигналу, который маркирует опухолевые клетки.

РНК обычно синтезируется в ядре клетки и транспортируется в цитоплазму, где она передает генетическую информацию. Однако когда синтетическая ДНК присутствует в цитоплазме, РНК может связываться с соответствующей нуклеотидной последовательностью цепи ДНК; факт, который используется, например, в антиретровирусном лечении для подавления экспрессии вирусной РНК. Ван и его коллеги сделали противоположное. Сопоставляя нити синтетической ДНК с микроРНК, они запускают схему автокаталитической амплификации – так называемую автокаталитическую биосхему ДНКзима – для формирования ДНК-микроРНК-сборок. Эти сборки росли дальше, чтобы сформировать ДНКзимные нанопроволоки, которые несут флуоресцентные красители.

После введения набора для определения ДНКзима авторы наблюдали яркую флуоресценцию на мышиной модели в месте, где развивалась опухоль.

Чтобы заставить ДНКзим проникать в опухолевые клетки, авторы использовали наночастицы – крошечные посылки, которые могут доставлять лекарства и другие молекулярные грузы в клетки – из диоксида марганца с сотовой структурой. По мнению авторов, этот состав и архитектура обладают тем преимуществом, что наночастица может быть легко активирована глутатионом, который является химическим веществом, обнаруженным в изобилии в опухолевых клетках. Другое преимущество состоит в том, что высвобожденные ионы марганца будут поддерживать автокаталитическую биосхему ДНКзима, пишут авторы.

Ученые подчеркивают, что их самоусиливающаяся система биоизображения может быть разработана как мощный инструмент для визуализации опухолевых клеток с помощью биомаркеров. Это особенно многообещающе, так как многие разные микроРНК могут быть избирательно направлены на исследование различных видов рака или других дисфункций клеток.