Новый метод секвенирования показывает, где и как лекарства взаимодействуют с ДНК
Многие лекарства, спасающие жизни, напрямую взаимодействуют с ДНК для лечения таких заболеваний, как рак. Однако до сих пор ученым было сложно детально определить, как и почему они работают.
В статье, опубликованной в журнале Nature Biotechnology, исследователи из Кембриджского университета представили новый метод секвенирования ДНК, который может обнаружить, где и как низкомолекулярные лекарства взаимодействуют с целевым геномом.
«Понимание того, как лекарства работают в организме, необходимо для создания более эффективных методов терапии, — сказал соавтор исследования доктор Зутао Ю. — Но когда терапевтический препарат попадает в раковую клетку с геномом в три миллиарда оснований, это все равно что войти в черный ящик».
Мощный метод, названный Chem-map, приподнимает завесу над этим геномным «черным ящиком». Он позволяет исследователям обнаруживать, где низкомолекулярные лекарства взаимодействуют со своими мишенями в геноме ДНК.
Ежегодно миллионы пациентов с онкологическими заболеваниями получают лечение препаратами, нацеленными на геном, такими как доксорубицин. Но, несмотря на десятилетия клинического использования и исследований, их молекулярный механизм действия с геномом до сих пор плохо изучен.
«Множество жизненно важных препаратов напрямую взаимодействуют с ДНК для лечения таких болезней, как рак, — отметил соавтор доктор Йохен Шпигель. — Наш новый метод может точно картировать, где лекарства связываются с геномом, что поможет нам разрабатывать более эффективные препараты в будущем».
Chem-map позволяет исследователям проводить in situ картирование взаимодействий низкомолекулярных соединений с геномом с беспрецедентной точностью. Для этого используется стратегия под названием small-molecule-directed transposase Tn5 tagmentation. Она обнаруживает сайт связывания в геноме, где малая молекула взаимодействует с геномной ДНК или ДНК-ассоциированными белками.
В исследовании ученые использовали Chem-map для определения прямых сайтов связывания широко применяемого противоопухолевого препарата доксорубицин в клетках человеческой лейкемии. Методика также показала, как комбинированная терапия с использованием доксорубицина на клетках, уже обработанных ингибитором гистондеацетилазы (HDAC) туцидиностатом, может иметь потенциальное клиническое преимущество.
Кроме того, метод был применен для картирования сайтов связывания определенных молекул на ДНК G-квадруплексах (G4). G4 — это четырехцепочечные вторичные структуры, которые, как предполагается, участвуют в регуляции генов и могут быть возможными мишенями для будущих противораковых методов лечения.
«Я очень горд, что нам удалось решить эту давнюю проблему — мы создали высокоэффективный подход, который откроет множество путей для новых исследований», — сказал Зутао Ю.
Профессор сэр Шанкар Баласубраманян, руководивший исследованием, заявил: «Chem-map — это мощный новый метод для обнаружения сайта в геноме, где малая молекула связывается с ДНК или ДНК-ассоциированными белками. Он дает огромное понимание того, как некоторые лекарственные терапии взаимодействуют с человеческим геномом, и облегчает разработку более эффективных и безопасных лекарств».