Неуловимые биомаркеры рака не спасутся от "щупалец" химического осьминога

"Химический осьминог" на основе борной кислоты вышел на охоту за неуловимыми онкомаркерами.
Иллюстрация Georgia Tech / Wu / Xiao & NYPL Digital Commons / PS Ben Brumfield.

Когда злокачественная опухоль только начинает развиваться в организме человека, по телу уже распространяются химические сигналы, докладывающие всему организму о страшной болезни словно глашатаи. До сих пор многие из них невозможно поймать никакими способами. Например, неуловимы особые гликопротеины – молекулы белка, связанные с сахарами. Решение удалось найти команде химиков во главе с Жунху У (Ronghu Wu) из Технологического института Джорджии.

Гликопротеины чрезвычайно разнообразны по размеру и строению. Они входят в состав многих клеточных структур, например, ˆрецепторов. Также гликопротеины странствуют по организму вместе со слизью и гормональными секретами. В этой группе привычных для человека и других организмов химических соединений есть очень редко встречающиеся экземпляры, которые говорят о присутствии аномалии, например, функционировании раковых клеток.

Главной аналитической проблемой, соответственно, является тот факт, что гликопротеинов много, а нужные медикам онкомаркеры среди них присутствуют в крайне низких концентрациях.

Именно для их поимки исследователями и была разработана настоящая молекула-монстр, которую тут же прозвали осьминогом за характерное строение. Для разработки этой новой хитроумной "ловушки" потребовалось несколько лет.

Сердцем "осьминога" стала борная кислота, на которую в ходе ряда химических манипуляций навешивали различные органические фрагменты. Такие соединения носят название бороновых кислот. После этого всю структуру удваивали, затем утраивали, и так далее, пока не получали достаточно разветвлённую молекулу, которую специалисты называют дендримером (корень "дендро" восходит к латинскому слову "дерево").

Интересным решением также стало размещение в центре молекулы магнитного шарика. (В статье, вышедшей в журнале Nature Communications, авторы не уточняют, что он собой представляет). Шарик исполняет роль своеобразной ручки. После захвата гликопротеинов дендример извлекают из раствора с помощью магнита. На следующем этапе "улов" смывают с помощью кислотных растворов и анализируют методом масс-спектрометрии.

Среди многих производных борной кислоты особенно эффективным в поимке раковых гликопротеинов оказался бензобороксол, а точнее "осьминог" на его основе. Как сообщается в работе авторов , самым существенным достижением стала поимка более 1000 гликопротеинов в одном небольшом по объёму образце, тогда как обычные методы определения показали бы только присутствие преобладающих соединений.

В пресс-релизе уточняется, что на данный момент химические "осьминоги" доказали свою высокую эффективность в серии лабораторных тестов на культурах человеческих клеток и образцах тканей мыши.

Уже сейчас у авторов работы есть и конкретные идеи использования их метода на практике, в частности, при выявлении маркеров рака предстательной железы. Мишенью для обнаружения заболевания служит простатический специфический антиген, который является гликопротеином. На данный момент между диагностическим решением о присутствии и отсутствии рака существует признаваемая медиками "серая область". Другими словами, заболевание можно было бы найти и раньше, если бы существовали методы, позволяющие отловить следовые количества гликопротеина. Вот здесь и пригодился бы химический "осьминог".

Также химики считают, что с помощью их разработки можно создавать новые методы направленного уничтожения раковых клеток на ранних стадиях. Более того, столь узкоспецифическая ловушка будет полезна и за пределами медицины, в частности, в активно развивающейся области фундаментальной науки, посвященной гликопротеинам как таковым.

Напомним, что проект "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) пристально следит за достижениями в ранней диагностики различных типов рака, главные из которых можно найти в специальном разделе, посвящённом этому заболеванию. Например, там можно почерпнуть информацию о том, на что способны наночастицы, как применить в диагностике рака искусственный интеллект и многом другом.

Сегодня