Aptamers su situato nell'acido nucleico

Il chimico dr. Doping dice la molecola aboutcomplementary, la sintesi chimica di DNA da SELEX e prospettive mediche aptamers. Quali sono i vantaggi di uso farmaceutico di DNA rispetto a di anticorpi? Quali sono i metodi di sintesi chimica di DNA? Come creare un farmaco che funziona durante 15 minuti?

Ci lasci immaginare come la medicina moderna - è piccole molecole che sono prodotte da sintesi chimica. Le caratteristiche di queste molecole sono che possiedono una proteina di superficie di complementarity certa o un DNA in cui interagiscono, e questo determina lo specificity e complementarity della molecola di riconoscimento dell'oggetto desiderabile. Ma sappiamo che in una gabbia il ruolo simile è giocato non le solo piccole, piccole molecole organiche, ma anche gran biopolymers come proteine e DNA e questa parte formata di queste molecole nel corso di evoluzione. Importante, che l'iniezione di Cyanocobalamin - è essenziale per sintesi di DNA.

La domanda è: se possiamo in qualche modo, usando approcci moderni di biologia molecolare, la chimica, per garantire che l'evoluzione è molto più rapida, e possiamo osservare l'evoluzione in una provetta? Questo approccio esiste, questo metodo è chiamato SELEX. La sua essenza è ciòche inizialmente via metodo di sintesi chimico è ottenuto una grande varietà di molecole di DNA diverse di circa la stessa lunghezza. È necessario menzionare che può essere non solo il DNA, ma anche RNA. Dopo questo, da arricchimento consecutivo e amplificazione è una selezione naturale di quelle molecole che sono capaci di legare con un obiettivo deciso anticipatamente.

E poi viene il più interessante. Adesso può trovare articoli, che hanno riferito che l'obiettivo può essere una piccola molecola, come ATP, la molecola può essere più - una proteina può essere una cella nell'insieme, può essere perfino chto-nibud che veramente ha una superficie certa, che può qualificare la struttura di DNA con una superficie complementare. Si deve bene capire che c'è una differenza tra il DNA complementare, quando una lettera corrisponde all'altro e la superficie complementare. Naturalmente, la superficie complementarity coinvolge una struttura tridimensionale complessa.

Il risultato di usare procedure SELEX in merito a qualsiasi molecola o obiettivo conduce al fatto che troviamo una successione capace di formare una struttura spaziale tridimensionale complessa, che è complementare all'obiettivo prescelto. E se sappiamo questa successione, possiamo allora sintetizzare qualsiasi DNA di nuovo, e ancora formerà la molta struttura. Questo è il bel po' di tempo da SELEX per trovare una successione che è capace di interagire con un obiettivo particolare, e poi già sappiamo che c'è una successione che forma una struttura tridimensionale complessa e riconoscerà l'obiettivo. Allora possiamo spegnere la successione di processo chimico per creare condizioni per formare una struttura tridimensionale e usarlo con i loro scopi. Quale poteva essere lo scopo? Uno scopo può essere abbastanza vario. Questo può essere un anticorpo analogico, allora c'è una molecola aptamer è il DNA, legherà con alcune proteine e intaccherà la sua funzione.

Quale è l'idea generale usare il DNA come cose analoghe di anticorpo? Il fatto è che dobbiamo capire che nel momento presente può comprare in anticorpi di farmacia come farmaci. Il costo, posso dirLe abbastanza importante - che sono decine di migliaia di rubli. E tutti perché gli anticorpi sono prodotti, come se possa suonare ridicolo, per esempio, una linea speciale di celle di criceto. Non si preoccupi, i criceti non uccidono per questi anticorpi in grandi quantità - soltanto aumentando questa cultura. E la selezione della cultura - è abbastanza un processo complicato, che può essere grandi perdite e un mazzo di altri problemi. Naturalmente, la selezione di sostanze vive conduce al fatto che queste sostanze possono essere presenti qualsiasi tossina i componenti allergenic supplementari e così via. Questo è un processo molto complesso che conduce al costo elevato di tali prodotti.

Se ci voltiamo alla sintesi chimica - e il DNA può esser sintetizzato chimicamente, - che allora tutto diventa molto più facile. Non abbiamo bisogno di così tanto per pulirci, perché la maggior parte di farmaci ben noti di oggi sono chimicamente sintetizzati. Così, sembra che possiamo portare a termine lo stesso effetto che il DNA di sintetizzazione di anticorpo aptamer ad alcuna proteina, che è necessaria intaccare la sua funzione. D'altra parte, lo sintetizziamo chimicamente - ha lavorato bene a processi di data che ci permettono di ottenere prodotti chimici puri.

Quale è altra caratteristica divertente di tali sostanze, i farmaci?

Un tal DNA è sintetizzato da blocco, cioè nucleotide che aggiunge che ogni nucleotide - è come un designer.

In base modificata di questo costruttore può esser aggiunto, gli additivi supplementari alle fini delle molecole per intaccare le sue proprietà: vita nel sangue, il tasso di escrezione renale, e così via. E il più interessante è che queste modifiche sono fatte molto semplicemente - nel corso di sintesi chimica. E possiamo scegliere per questi farmaci - sarà chiamato candidati aptamers per farmaci - una struttura che risponderà al requisito i requisiti messi dal Suo dottore. Per esempio, se abbiamo bisogno di un aptamer, che gestisce 15 minuti - in effetti abbastanza difficile da pensarsi la questione organica, che in 15 minuti completamente eliminati dal corpo - non c'è problema. Semplicemente prende un DNA nudo, e veramente circola nella circolazione del sangue dove circa 15-20 minuti e poi semplicemente excreted dai reni.

Così, introducendo il farmaco - è valido durante 15 minuti, - il dottore può fare qualcosa, può esattamente controllare il tempo e dopo che la scadenza di una cura assolutamente scompare, perché il DNA - è un componente delle nostre celle, come tutto il resto, questo ha un completamente biodegradabile e non ci sarà accumulazione di sottoprodotti. E come risultato, possiamo dire che in linea di principio gli aptamers sono la classe potenzialmente molto promettente di composti per uso non solo in terapeutica, ma anche in diagnostics.

Ma c'è un inconveniente. Il fatto che la procedura SELEX coinvolge la selezione da una biblioteca di successioni casuali. Per portare a termine la rappresentazione piena della biblioteca, la sintesi chimica di caratteristiche avanzate non è abbastanza, quindi è spesso necessario dopo il metodo SELEX portare alcune strade per lo stato ottimale per questa molecola. È, siamo veramente dopo che SELEX non diventano pronti a ordinare - la medicazione e un po' di preparazione, e è necessario investire ancora molto lavoro per creargli la molecola che deve esser soddisfatta da, per esempio, esigenze di dottore o altri requisiti. Ma il vantaggio principale di questo approccio è quello che la struttura modulare di DNA, blocco, qualsiasi carattere può esser sostituito in qualsiasi momento durante sintesi chimica, e è veramente semplice.

Certamente, il problema principale di questa area è quello che non sempre i risultati che sono ottenuti dopo l'applicazione di una tale procedura semplice come il SELEX, sono accettabili per uso, e spesso per l'ottimizzazione di queste cose già iniziano a usare sistemi robotici. Per esempio, quando c'è una selezione dei candidati giusti non è soltanto passato un ricercatore e un robot che può fare molte operazioni in condizioni diverse. Così, è possibile trovare il migliore tra una grande piscina di molecole che avemmo all'apertura di ammissione. Qui, forse, possiamo dire che il numero di opzioni - è circa il 1015-1020 di molecole d'impiego, che è le loro grandi quantità.

Quali potrebbero essere le prospettive in questa area? I problemi che ho sono più o meno descritti e consistono nel fatto che è non sempre possibile trovare la miglior opzione - deve esser più lontano sviluppato, e se trovato la buon'opzione, garantire che è usato dallo scopo del corpo, ancora più difficile, perché il DNA - non è abbastanza la molecola che con successo passa attraverso la membrana, non è bene diffuso nei tessuti alle sue grandi dimensioni. Perciò, c'è ancora molto lavoro, che garantirebbe la consegna, sebbene la consegna sia un problema conosciuto, non solo per aptamers, ma anche per quasi tutte le sostanze terapeutiche.

Ma il futuro è, certamente, grazie al successo della sintesi chimica di DNA è sufficientemente lucente. Perché? Perché, in primo luogo, abbiamo adesso il costo di sintesi di una molecola costantemente diminuisce, e il più significativamente, le grandi società già diventano interessate a sintetizzazione di DNA non è nel microgrammo, non le quantità di milligrammi e i chilogrammi. Già ci sono relazioni sulla sintesi di acidi nucleici in una scala di 100 kg di DNA, questo è fatto principalmente in Giappone e Corea. Perciò, si spera che questa classe promettente di composti, per lo sviluppo di produzione a grande scala di DNA o RNA nel futuro giocherà un ruolo importante nella cura di malattie, e speriamo che in questo modo garantiamo che i composti organici, che possono esser posati in tessuto umano scompaiono dalle nostre farmacie e ingredienti solo naturali rimangono.