Молекулярный робот, сконструированный в Массачусетском технологическом институте (США), состоит из белка убийцы и набора генов-предохранителей, которые оценивают состояние клетки по шести признакам. Сочетание всех шести, соответствующее раковой клетке, выпускает белок-убийцу на волю.

Исследователи из Массачусетского технологического института создали молекулярного робота, который способен узнавать раковую клетку по её внутриклеточному состоянию и принуждать её к гибели, вызывая апоптоз.

Действующим агентом послужил синтетический ген, кодирующий белок hBax, который запускает программу клеточной смерти. Ген, впрочем, снабжён двумя помощниками, или охранниками, и вот в них-то и заключается весь интерес. Эти охранники отпускают ген hBax на волю только тогда, когда это нужно, то есть когда вся сложная генетическая конструкция, которой является молекулярный робот, попадает именно в раковую клетку. Функция этих помощников — оценить внутриклеточное состояние по наличию определённого набора микрорегуляторных РНК.

Рис. 1. Раковая клетка в разгар собственного апоптоза (фото Steve Gschmeissner).

МикроРНК представляют собой открытый примерно десятилетие назад класс регуляторных молекул. Эти небольшие кусочки рибонуклеиновой кислоты управляют биосинтезом многих белков, связываясь с матричными РНК, которые эти белки кодируют. В человеческом геноме существует около 1 000 таких микроРНК. Раковое перерождение ощутимо перетряхивает молекулярный уклад внутри клетки, и одни регуляторные молекулы сходят на нет, а количество других, наоборот, резко повышается, и микроРНК тут не исключение. Исследователи взялись научить своего робота узнавать раковую клетку по специфическому набору микрорегуляторных РНК в ней.

Модельным объектом послужили клетки рака шейки матки HeLa (самая известная линия раковых клеток). Трудность заключалась в том, что от нормальных клеток эту линию отличали не одна и не две, а целых шесть микроРНК. Содержание некоторых из них в HeLa сильно повышено, других — наоборот, понижено. Таким образом, чтобы принять решение, молекулярно-генетический агрегат должен учесть шесть признаков. Конечный продукт можно сравнить с простейшим молекулярным компьютером или с очень сложным шифрованным замком, у которого один за другим срабатывают шесть механизмов, и белок-убийца вырывается на волю. Если хотя бы одно из условий не выполняется, клетка продолжает жить и убивать.

В дальнейшем учёные собираются экспериментировать на животных, подбирая оптимальные методы доставки созданной конструкции. Исследователи отмечают, что на место генов-предохранителей можно поставить любые объекты, которые будут отслеживать уже другой набор признаков. Таким образом, этот метод можно распространить не только на все виды рака, но и на ряд неонкологических заболеваний.

Результаты исследователей авторов опубликованы в статье:

Zhen Xie, Liliana Wroblewska, Laura Prochazka, Ron Weiss, Yaakov Benenson Multi-Input RNAi-Based Logic Circuit for Identification of Specific Cancer Cells. – Science. – 2 September 2011: Vol. 333. – no. 6047. – pp. 1307–1311; DOI: 10.1126/science.1205527.