Viele Medikamente wie Mittel gegen Krebs oder Autoimmunerkrankungen haben unangenehme Nebenwirkungen , weil , während sie krankheitsverursachenden Zellen zu töten , sondern auch gesunde Zellen zu beeinträchtigen. Jetzt hat eine neue Studie eine Technik für die Entwicklung zielgerichteter Medikamente , mit Hilfe molekularer "Roboter" , sich auf spezifischere Populationen von Zellen schärfen demonstriert.
"Dies ist ein Proof of Concept -Studie mit menschlichen Zellen ", sagte Sergej Rudchenko , Ph.D., Direktor der Durchflusszytometrie bei Hospital for Special Surgery (HSS) in New York City und ein leitender Autor der Studie . "Der nächste Schritt ist es, Tests in einem Mausmodell der führen Leukämie . " Die Studie, die eine Zusammenarbeit zwischen Forschern aus HSS und der Columbia University ist in Advance Online Publication auf der Website von Nature Nanotechnology .
Alle Zellen haben viele Rezeptoren auf ihrer Zelloberfläche. Wenn Antikörper oder Arzneimittel an einen Rezeptor binden , ist eine Zelle getriggert wird, um eine bestimmte Funktion durchführen oder sich verhalten in einer bestimmten Weise . Medikamente können krankheitsverursachende Targetzellen durch Bindung an einen Rezeptor , aber in einigen Fällen haben krankheitserregende Zellen nicht eindeutig Rezeptoren und daher Medikamente auch gesunde Zellen und Ursache "off- target" Nebenwirkungen binden.
Rituximab ( Rituxan, Genentech ), zum Beispiel , wird verwendet, um rheumatoide Arthritis, Non-Hodgkin- Behandlung Lymphom und chronische lymphatische Leukämie durch das Andocken an CD20 -Rezeptoren von aberranten Zellen, wodurch die Krankheiten . Bestimmte Immunzellen haben auch CD20 -Rezeptoren und damit kann das Medikament mit der Fähigkeit einer Person , um einen Kampf gegen die Infektion zu montieren stören.
In der neuen Studie haben die Wissenschaftler molekulare Roboter , der mehrere Rezeptoren auf der Zelloberfläche erkennen kann , wodurch effektiv Kennzeichnung spezifischer Subpopulationen von Zellen entwickelt . Die Molekular Roboter genannten molekularen Automaten , aus einer Mischung von Antikörpern und kurze Stränge von DNA zusammensetzt . Diese kurze DNA-Stränge , sonst auch Oligonukleotide können Forscher im Labor mit jeder vom Benutzer angegebenen Reihenfolge hergestellt werden.
Die Forscher führten ihre Experimente mit der weißen Blutkörperchen. Alle weißen Blutzellen CD45 -Rezeptoren , aber nur Teilmengen andere Rezeptoren, wie CD20 , CD3 und CD8 . In einem Experiment erzeugt HSS Forscher drei verschiedenen Molekular Roboter. Jede hatte eine Antikörperkomponente entweder CD45 , CD3 oder CD8 , und ein DNA -Komponente. Die DNA -Komponenten der Roboter wurden geschaffen, um eine hohe Affinität zu den DNA- Komponenten der anderen Roboter haben . DNA kann als eine Doppelhelix, die beiden Stränge der codierten Buchstaben enthält gedacht werden , und bestimmte haben eine höhere Affinität zu bestimmten Stränge als andere.
Die Forscher gemischt menschlichem Blut von gesunden Spendern mit ihrer molekularen Robotern. Wenn ein Molekular Roboter trägt einen CD45-Antikörper an einen CD45 -Rezeptor einer Zelle und einem Molekular Roboter trägt einen CD3-Antikörper auf eine andere einladende Rezeptor der gleichen Zelle verriegelt verriegelt auf lösten die Nähe der DNA-Stränge von beiden Roboter a Kaskadenreaktion , in denen bestimmte Stränge wurden auseinander gerissen und komplementäre Stränge miteinander verbunden . Das Ergebnis war ein einzigartiges, Einzelstrang -DNA , die nur auf eine Zelle , die diese beiden Rezeptoren hatten angezeigt wurde .
Die Zugabe eines Molekular Roboter trägt einen CD8 Antikörper Andocken an eine Zelle, die CD45 exprimiert , CD3 und CD8 verursacht dieser Strang zu wachsen. Die Forscher zeigten auch, daß der Strang so programmiert , zu fluoreszieren , wenn sie einer Lösung ausgesetzt werden. Die Roboter können im wesentlichen kennzeichnen eine Subpopulation von Zellen so dass für eine gezieltere Therapie. Die Forscher sagen, die Verwendung von immer mehr molekulare Roboter Forschern erlauben, mehr und mehr spezifische Teilmengen von Zellpopulationen in Null . In Computer-Programmiersprache werden die molekularen Robotern , was als " wenn ja, dann X -Funktion gehen . " Bekannt
" Die Automaten auslösen das Wachstum stärker komplementären Oligonukleotiden . Die Reaktionen laufen schnell. In etwa 15 Minuten können wir Zellen zu markieren ", sagte Maria Rudchenko , MS, der erste Autor des Papiers und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Hospital for Special Surgery . In Bezug auf die klinischen Anwendungen könnte Forschern Label Zellen entweder die sie ansprechen wollen oder Zellen, die sie vermeiden möchten.
"Dies ist ein Proof of Concept -Studie , dass es funktioniert in menschlichem Vollblut ", sagte Dr. Rudchenko . "Der nächste Schritt besteht darin, es bei Tieren zu testen. "
Wenn molekularer Roboter arbeiten in Studien mit Mäusen und schließlich klinische Studien am Menschen , die Forschungen sagen, es gibt eine breite Palette von möglichen klinischen Anwendungen. So könnte beispielsweise Krebspatienten von Chemotherapeutika gezielter nutzen. Medikamente gegen Autoimmunerkrankungen könnte genauer zugeschnitten werden, um Auswirkungen auf krankheitsverursachende Autoimmunzellenund nicht die Immunzellen , die Menschen brauchen, um Infektionen zu bekämpfen .