Yaqinda o'tkazilgan tadqiqotda tadqiqotchilar birinchi marta saraton kasalligiga qarshi kurashish uchun to'liq avtonom nanorobotik tizimni ishlab chiqdilar.
Nanotexnologiyani tibbiyot bilan birlashtirgan nanotexnologiya sohasidagi katta yutuqda tadqiqotchilar juda kichik, molekula o'lchamdagi nanozarrachalar (10-9 m mikroskopik shkalaga yaqin bo'lgan mashina yoki robotlar) yordamida terapevtik davolashning yangi yo'llarini ishlab chiqdilar. maqsad rak, da chop etilgan ushbu ajoyib tadqiqotda Tabiat biotexnologiyasi.
DNK origami nanobot: sehrli tashuvchi
DNK origami - bu DNKning nano-miqyosda katlanması va eng kichik o'lchamdagi faol tuzilmalarni qurish uchun ishlatiladigan jarayon (qog'ozni katlama san'atidagi kabi origami). DNK - bu ma'lumotlarning ajoyib ombori va shuning uchun undan qurilgan tuzilmalar axborot tashuvchisi sifatida ishlatilishi mumkin. Ushbu qobiliyatga muvofiq, bu DNK nanozarralari (yoki "DNK nanorobotlari" yoki "nanorobotlar" yoki oddiygina "nanobotlar") inson tanasidagi muayyan vazifalar uchun eng kichik o'lchovlarda yuklarni ko'chirishi va ko'tarishi mumkin va shuning uchun ko'pchilik uchun mos keladi. nanorobot ilovalar. Bunday nanobotning o‘lchami inson sochining bir tolasidan 1000 marta kichikdir. So'nggi yigirma yil davomida nanorobotikaning ushbu sohasi hayajonga to'la edi va ko'plab mutaxassislar tibbiyotda, ayniqsa terapiya va dori vositalarini etkazib berishda inqilob qilish uchun o'zlarini har xil shakl va o'lchamlarga aylantira oladigan DNKga asoslangan bunday nano o'lchovli tuzilmalarni ishlab chiqishga e'tibor qaratmoqdalar.
Nanorobot texnologiyasi hozirda keng qo'llanilmoqda va tibbiy tasvirlar, asboblar, sensorlar, energiya tizimlari va tibbiyot kabi sohalarda inqilob qildi. Tibbiyotda nanobotlar muhim afzalliklarga ega, chunki ular hech qanday zararli faoliyat yaratmaydi, mumkin bo'lgan nojo'ya ta'sirga ega emas va ular tananing qaysi joyini maqsad qilib qo'yishi va operatsiya qilishlari juda aniq. Nanorobotlarni yaratishning dastlabki qiymati yuqori bo'lishi mumkin, ammo an'anaviy partiyaviy ishlov berish usuli bilan ishlab chiqarish xarajatlarni sezilarli darajada kamaytiradi. Bundan tashqari, nanorobotlarning kichik o'lchamlari ularni bakteriyalar va viruslarga qarshi kurashish uchun ideal qiladi. Bundan tashqari, kichkina nanorobotni tanaga juda oson kiritish mumkin va u qon (qon aylanish tizimi) orqali osongina suzadi va muammolarni aniqlash va ularni davolashda yordam beradi. Nanobotlar saraton kasalligini tadqiq qilishda katta ahamiyatga ega bo'ldi, chunki ular kimyoterapiyaning og'riqsiz muqobili bo'lishi mumkin, bu esa aks holda juda stressli va bemorga katta shaxsiy va moliyaviy yuk yuklaydi. Kimyoterapiya nafaqat saraton kasalligini davolashning og'ir usuli, balki saraton hujayralariga hujum qilishdan tashqari, protsedura butun tanada bir qator nojo'ya ta'sirlarni qoldiradi. Ammo ilm-fan saraton deb ataladigan hayot uchun xavfli kasallikni davolash uchun kimyoterapiyaga yangi alternativa topa olmadi. Nanobotlar saratonga qarshi samaraliroq, aqlliroq va maqsadli muqobil bo'lish orqali kelgusi yillarda ushbu stsenariyni o'zgartirish imkoniyatiga ega.
Saratonni nishonga olish
Ushbu so'nggi tadqiqotda Arizona Davlat Universiteti, AQSh va Milliy markaz o'rtasidagi hamkorlik Nano Pekindagi Xitoy Fanlar Akademiyasining ilm-fan va texnologiyasi tadqiqotchilari sog'lom hujayralarga zarar bermasdan, tanadagi saraton o'smalarini faol izlash va aniq yo'q qilish uchun avtomatlashtirilgan nanobotlarni muvaffaqiyatli loyihalashtirdilar, qurdilar va ehtiyotkorlik bilan nazorat qildilar. Ular o'simtani izlash va yo'q qilish uchun juda oddiy va sodda strategiyani ishlab chiqish va foydalanish orqali nano olimlarni yigirma yildan ortiq vaqtdan beri qiynab kelayotgan bir qancha qiyinchiliklarni yengib o'tishdi. Strategiya, DNKga asoslangan nanobotlar yordamida o'simta hujayrasida qon ivishini qo'zg'atish orqali o'simta hujayrasidagi qon ta'minotini to'xtatish edi. Shunday qilib, ular oddiy ko'rinadigan narsani o'ylashdi - yassi, nano o'lchamli DNK origami nanobotining yuzasiga asosiy qon ivish fermentini (Thrombin deb ataladi) biriktirishdi. Trombinning o'rtacha to'rtta molekulasi tekis yuzasiga biriktirilgan DNK 90 dan 60 nm gacha bo'lgan origami varag'i. Ushbu tekis varaq qog'oz varag'i kabi katlanarak nanobotlarni ichi bo'sh trubka shakliga keltirdi. Ushbu nanobotlar sichqonchaga AOK qilingan (u agressiv o'simta o'sishi bilan qo'zg'atilgan), ular qon oqimi bo'ylab harakatlanib, uning maqsadi - o'simtalarga bog'langan. Keyinchalik, nanobotning yuki - Trombin fermenti etkazib beriladi va shu bilan o'simta qon oqimini bloklaydi. o'simta o'sishini oziqlantiruvchi tomirlar ichida qonning ivishiga, o'simta to'qimalarining yo'q qilinishiga yoki hujayra o'limiga olib keladi. Qizig'i shundaki, bu jarayon juda tez sodir bo'ladi va nanobotlar in'ektsiyadan keyin bir necha soat ichida o'simtani o'rab oladi. Barcha o'simta hujayralarida rivojlangan trombozning dalillari 36 soatlik in'ektsiyadan keyin kuzatilgan.
Bundan tashqari, mualliflar nanobot yuzasiga (DNK aptameri deb ataladi) maxsus foydali yukni kiritish haqida g'amxo'rlik qilishdi, u faqat o'simta hujayralari yuzasida yuqori miqdorda hosil bo'lgan nukleolin deb ataladigan oqsilni aniq maqsad qilib qo'yadi va shu tariqa nanobotlarning sog'lom hujayralarga hujum qilish ehtimoli nolga teng. Bu nanobotlar nafaqat o'simta hujayralarini kamaytirdi va o'ldirdi, balki metastazning oldini oldi - uzoq joyda ikkilamchi saraton o'sishi.
Xavfsizlik va samaradorlik
Mualliflarning ta'kidlashicha, nanobotlar sichqonlar va hatto cho'chqalarda foydalanish uchun xavfsiz va immunologik inertdir va nanobotlardan foydalanish boshqa joylarda normal qon ivishida yoki hujayra tuzilishida yoki miyaning har qanday breechintosida o'zgarishlarni ko'rsatmaydi. Shunday qilib, ular hech qanday istalmagan nojo'ya ta'sirlarsiz o'smalarni yo'naltirish va kamaytirish uchun xavfsiz va samarali deb topildi. Nanobotlarning aksariyati 24 soatdan keyin tanazzulga uchragan va tanadan tozalangan. Garchi nanobotlar bir nechta nusxalar ishlab chiqarilganligi va boshqa nanobotlar o'z-o'zidan ishlab chiqarilganligi sababli xarajatlarni kamaytirish uchun tushunarli bo'lgan "takrorlanuvchi nanobotlar" modelida ishlab chiqilishi mumkin bo'lsa-da, bunday yondashuv faqat alohida holatlarda qo'llanilishi aniq. . Tibbiyot sohasiga keladigan bo'lsak, har qanday ekstremal vaziyatlarni oldini olish uchun beg'araz o'ldirish kaliti ham bo'lishi kerak. Yuridik organlar tibbiyotda nanobotlardan, masalan, qurollangan nanobotlardan noto'g'ri foydalanishning oldini olish uchun qoidalarni ishlab chiqishlari kerak. Barcha omillarni hisobga olgan holda, nanobotlarning samaradorligi bizni shunday nuqtaga olib keladiki, ularni e'tibordan chetda qoldirib bo'lmaydi va ularning potentsial nanobotlariga qarash kelajakda tibbiyotning muhim tarkibiy qismi bo'ladi.
Shunga o'xshash yondashuv odamlarda ham qo'llanilishi mumkin, chunki mualliflar ushbu tizim sichqonchaning o'pka saratonining birlamchi modelida ham sinovdan o'tganligini ko'rsatdi - bu o'pkaning inson klinik kursini taqlid qiladi. rak bemorlar - va ikki haftalik davolanishdan keyin o'simtaning regressiyasini ko'rsatdi. Shuningdek, ushbu tadqiqotlar sichqonlar ustida o'tkazildi va ikki hafta ichida hayvonlarda ko'krak saratoni, melanoma, tuxumdon va o'pka saratoniga o'xshash ta'sir ko'rsatdi. Shunga qaramay, shunga o'xshash natijalarning ishonchliligini tasdiqlash uchun tadqiqot odamlarda o'tkazilishi kerak va shunga erishish uchun kuchli klinik sinovlar o'tkazilishi kerak.
Saratonga qarshi kurashishning juda aqlli va maqsadli usuli
Saratonni davolashning asosiy muammolaridan biri saraton o'simtasi hujayralari va normal, sog'lom tana hujayralari o'rtasida ehtiyotkorlik bilan va to'g'ri farqlashdir. O'simta hujayralarini yo'q qilish va o'ldirishning an'anaviy yondashuvi - kimyoterapiya va radiatsiya terapiyasi - tananing normal hujayralari bilan o'zaro ta'sir qilmasdan o'simta hujayralarini tanlab olishda muvaffaqiyatsizlikka uchraydi. Shunday qilib, kimyoterapiya va radiatsiya terapiyasi jiddiy yon ta'sirga olib keladi, kichik va katta, shu jumladan organlarning shikastlanishiga olib keladi, bu saraton kasalligini davolashning juda yomonlashishiga va shuning uchun bemorlarning omon qolish darajasining pastligiga olib keladi. Ushbu tadqiqotda tasvirlanganlar kabi nanobotlar sutemizuvchilarning birinchi turi bo'lib, ular o'simta hujayralarini aniqlashda va ularning o'sishi va ko'payishini kamaytirishda juda kuchli va samarali. Ushbu robotli DNK tizimi saratonning ko'plab turlari uchun aniq va maqsadli saraton terapiyasi uchun ishlatilishi mumkin, chunki barcha qattiq o'smalarni oziqlantiruvchi qon tomirlari bir xil.
Ushbu tadqiqot kelajakda texnologik yutuqlardan foydalangan holda amaliy tibbiy echimlarni o'ylash va rejalashtirishni boshlash uchun yo'l ochdi. Saraton tadqiqotlarining yakuniy maqsadi qattiq o'smalarni muvaffaqiyatli yo'q qilish, hech qanday jiddiy nojo'ya ta'sirlar va metastazlarni kamaytirishdir. Ushbu tadqiqotga nazar tashlaydigan bo'lsak, biz ushbu strategiya saraton kasalligiga qarshi kurashish bo'yicha yakuniy maqsadga erishish uchun ideal bo'lishi mumkin bo'lgan kelajakka ulkan umidni ko'ramiz. Va nafaqat saraton, balki boshqa ko'plab kasalliklarni davolash uchun dori vositalarini etkazib berish platformasi sifatida ham ishlab chiqilishi mumkin, chunki yondashuv nanobotlarning tuzilishini o'zgartirish va yuklangan yuklarni o'zgartirishdan iborat. Shuningdek, nanobotlar inson tanasi va miyasining murakkabligini tushunishga yordam beradi. Bu, shuningdek, og'riqsiz va noinvaziv operatsiyalarni, hatto eng murakkab operatsiyalarni ham amalga oshirishga yordam beradi. Gipotetik jihatdan, nanobotlar o'zlarining kattaligi tufayli miya hujayralarini kezib, keyingi tadqiqotlar uchun zarur bo'lgan barcha tegishli ma'lumotlarni yaratishi mumkin. Kelajakda, deylik, yigirma yil o'tgach, nanobotning bir martalik in'ektsiyasi kasalliklarni butunlay davolay oladi.
***
Manba (lar)
Li S va boshqalar 2018. DNK nanorobot in vivo jonli molekulyar tetikga javoban saraton kasalligini davolash vazifasini bajaradi. Tabiat biotexnologiyasi. https://doi.org/10.1038/nbt.4071
***
