Углеродные нанотрубки обнаруживают противораковые агенты в живых клетках

Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) создали сенсоры на основе углеродных нанотрубок для обнаружения противораковых препаратов и других агентов, повреждающих ДНК, внутри живых клеток. Сенсоры представляют собой углеродные нанотрубки, обёрнутые ДНК, и могут детектировать химиотерапевтические препараты (например, цисплатин), а также токсины окружающей среды и свободные радикалы.

Такой сенсор можно поместить в живые клетки — как здоровые, так и злокачественные — и обнаружить несколько различных классов молекул, повреждающих ДНК. Разработка описана в журнале Nature Nanotechnology.

Сенсоры могут использоваться для мониторинга пациентов на химиотерапии, чтобы убедиться, что препараты эффективно воздействуют на опухоли. Они способны обнаруживать:

  • ДНК-алкилирующие агенты (к которым относится цисплатин)
  • Окислители, такие как перекись водорода (H2O2) и гидроксильные радикалы

Технология позволяет не только определить локализацию препарата в клетке, но и проверить его активность, а также вести наблюдение за клетками в течение длительного времени. Для перекиси водорода сенсор способен зафиксировать даже одну молекулу.

Принцип работы основан на двух ключевых свойствах:

  1. Углеродные нанотрубки флуоресцируют в ближнем инфракрасном диапазоне, в котором ткани человека не светятся, что упрощает их визуализацию.
  2. Флуоресценция нанотрубки сильно зависит от событий на её поверхности, например, связывания молекул.

Покрытие из ДНК на поверхности нанотрубки связывается с повреждающими ДНК агентами. Это взаимодействие изменяет интенсивность и/или длину волны флуоресцентного излучения нанотрубки. Каждый тип агента создаёт уникальный оптический «отпечаток», что позволяет их идентифицировать. Исследователи также разработали методы обработки сигналов для разделения сигналов от нескольких разных молекул, связавшихся с нанотрубками.

В будущем с помощью этих сенсоров планируется изучать эффекты различных антиоксидантов (например, соединений в зелёном чае) и искать пути для более эффективного применения токсичных химиотерапевтических препаратов.

Исследование поддержано NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer. В работе также участвовали учёные из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне и Медицинского института Говарда Хьюза.