Древовидные молекулы доставят ДНК-вакцины в клетки

Ученые из Казанского (Приволжского) федерального университета (Казань), Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси (Минск) и Университета Дунхуа (Китай) разработали простой, дешевый и эффективный метод синтеза дендримеров, способных связываться с ДНК.

В отличие от существующих аналогов, в качестве ядра нового соединения — центра, от которого отходят «ветви», — авторы использовали не линейную молекулу, а циклическую. Она имела вид чаши, состоящей из четырех соединенных между собой углеводородных колец. Такую структуру выбрали потому, что она удобна для связывания переносимых веществ, в частности ДНК. К молекулярной чаше химики в ходе всего двух превращений присоединили разветвленные боковые «ветви». При этом реакции проводились при комнатной температуре и требовали только коммерчески доступных реактивов, что подтверждает простоту предложенного подхода.

Исследователи смешали дендримеры с образцом ДНК, выделенной из тимуса (вилочковой железы) теленка. Отслеживая, как изменились оптические свойства раствора, авторы определили, что молекулы связались в единую надмолекулярную структуру. Таким образом, полученные соединения действительно подходят для доставки ДНК-препаратов. Более простая структура — короткие боковые «ветви» — выгодно отличают новые молекулы от аналогов, требующих многоэтапного синтеза.

Авторы также проверили токсичность полученных дендримеров. Это важно, поскольку большинство известных аналогичных соединений, способных к связыванию с нуклеиновыми кислотами, разрушают эритроциты — красные кровяные тельца. Эксперимент показал, что за сутки пребывания чашеобразных дендримеров в растворе с человеческими эритроцитами погибло менее 5% клеток. Для сравнения, их ранние аналоги за сутки приводили к разрушению практически всех клеток. «Нам удалось получить эффективные и нетоксичные ДНК-связывающие дендримеры, максимально сократив необходимое число этапов синтеза. Мы надеемся, что эти результаты будут полезны при разработке новых систем доставки лекарственных средств на основе дендримеров и помогут расширить их применение в медицине. В дальнейшем мы с нашими зарубежными коллегами планируем сосредоточиться на изучении связывания дендримерами терапевтических нуклеиновых кислот, способных воздействовать на генетические программы вирусов и бактерий. Также мы надеемся уточнить механизмы действия синтезированных соединений», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Иван Стойков, профессор, доктор химических наук, заведующий кафедрой органической и медицинской химии Казанского (Приволжского) федерального университета.