: 16.07.2025

Аптамеры – молекулярные «диагносты» и «терапевты»

У недавней пандемии коронавирусной инфекции был неочевидный плюс: она способствовала повышению осведомленности широкой публики в области не только вирусологии, но и молекулярной биологии. 

Как отмечали лингвисты, в то время общеупотребительными стали многие медицинские и научные термины, включая штамм, ПЦР, рецептор, и др. Но не «аптамер» – это понятие просто не успело войти в лексикон пандемийной эпохи. В отличие от антител – защитных белков, которые вырабатываются организмом в ответ на попадание чужеродных веществ/микроорганизмов и отличаются способностью специфично связываться исключительно со своей мишенью. В этом смысле аптамеры – это «синтетические антитела», хотя их молекулярная природа совершенно иная. 

Эти искусственно синтезированные полимеры представляют собой короткие молекулы нуклеиновых кислот, ДНК или РНК, которые, как известно, отвечают за хранение, передачу генетической информации и ее реализацию в виде синтеза белков. Такие молекулы собраны, как нитка бус, из четырех бусин-нуклеотидов, каждый из которых может «узнать» и связаться водородными связями лишь с одним своим собратом – благодаря такой комплементарности формируется знаменитая «двойная спираль» ДНК.

Наличие в составе аптамеров таких комплементарных участков позволяет им формировать уникальную трехмерную структуру, благодаря чему они, как и антитела, способны специфически связываться с конкретными мишенями. С помощью технологии искусственной селекции, включающей стадии положительного и отрицательного отбора, можно получить аптамеры не только к самым разным органическим молекулам, но даже к раковой клетке или патогенному микроорганизму, точнее, к структурам на их поверхности.

Но зачем создавать то, что уже было изобретено природой? Дело в том, что аптамеры могут стать дешевой, универсальной и технологичной заменой антителам: их проще производить, они стабильны, не требуют особых условий для хранения и транспортировки, а также не вызывают нежелательных иммунных реакций. Их можно использовать в диагностических системах, как самостоятельное лекарственное средство или в качестве переносчика для доставки лекарств по конкретному «адресу».

Первое лекарство на основе аптамера было одобрено для применения в 2004 г., а сейчас на разных стадиях клинических испытаний находятся более полусотни подобных препаратов, предназначенных для лечения различных типов рака, инсульта, сахарного диабета, гемофилии и других заболеваний. В РФ среди лидеров в разработке аптамеров для медицинских приложений – исследователи из Красноярского медицинского университета и Красноярского научного центра СО РАН, где сейчас организуется вторая молодежная лаборатория, работающая по этому направлению. 

В новом номер журнала мы представляем разработки красноярских специалистов, которые они ведут совместно с российскими и зарубежными коллегами. Среди них – системы для диагностики и контроля онкологических заболеваний, флуоресцентный спрей, помогающий хирургу отличить злокачественные ткани от здоровых при операциях на мозге, лекарства на основе аптамеров, позволяющие на порядок уменьшить дозу токсичного препарата при химиотерапии рака… 

Во время пандемии коронавирусной инфекции с помощью компьютерного дизайна ученые из Красноярска разработали аптамер, способный эффективно связываться с участком поверхностного белка-«шипа» SARS-CoV 2, что блокирует начальный этап внедрения вируса в человеческую клетку. Подобные аптамеры можно использовать как в диагностических тест-системах, так и в терапевтических целях. Последнее особенно важно, ведь специфических средств лечения вирусных инфекций практически не существует, а прошедшая пандемия, как предрекают эксперты, – не последняя в истории человечества. 

Публикации по теме:

Главный проект сибирских молекулярных биологов

Биотехнологии – медицине будущего

Аптамеры – продвинутое ДНК-оружие против SARS-CoV-2