Искусственные гены-сенсоры для изучения клеточных реакций на лекарства

Исследователи из Бостонского университета разработали новый метод для понимания клеточной коммуникации, её нарушений при болезнях и фармакологической коррекции.

Суть метода

Метод основан на наборе «биосенсоров» — искусственных генов, которые вводят в клетки. Они в реальном времени сообщают об активации важной группы сигнальных молекул — G-белков. Эти белки действуют как молекулярные переключатели «вкл/выкл» внутри клеток. Их активирует большое семейство рецепторных белков, чувствительных к свету, запахам, нейромедиаторам и гормонам.

Ключевые преимущества биосенсоров

  • Высокая точность и отсутствие вмешательства: Биосенсоры позволяют изучать активность G-белков с точностью до десятков миллисекунд, не нарушая сам сигнальный процесс.
  • Упрощённая реализация: Метод делает возможным изучение G-белков в экспериментальных системах, ранее для этого недоступных.

Как создавали сенсоры

Учёные использовали молекулярную инженерию, комбинируя части существующих генов:

  • Гены флуоресцентных белков медуз.
  • Белки, изменяющие форму (например, участвующие в сокращении мышц).
  • Светящиеся белки глубоководных креветок.
  • Белки, специфично распознающие активные G-белки.

Созданные искусственные гены вводили в разные типы клеток и наблюдали за их реакцией на естественные стимулы (нейромедиаторы) или клинически используемые лекарства.

Медицинское значение

Более трети препаратов, одобренных FDA, действуют через активацию или ингибирование сигнальных путей с участием G-белков. К ним относятся:

  • Противоаллергические средства и деконгестанты.
  • Широко назначаемые препараты от давления.
  • Препараты первой линии для лечения болезни Паркинсона.
  • Анальгетики, антипсихотики, а также каннабис и опиоиды.

Перспективы применения

Биосенсоры могут стать инструментом для:

  • Открытия и разработки новых лекарств.

  • Характеристики механизма действия существующих препаратов.

  • Более точной идентификации перспективных соединений на ранних этапах, что повысит шансы на успех в клинических испытаниях.

Исследование опубликовано в журнале Cell.