Сүүлийн үеийн судалгаагаар судлаачид анх удаа хорт хавдрыг тусгайлан чиглүүлэх бүрэн бие даасан наноробот системийг бүтээжээ.
Нанотехнологийг анагаах ухаантай хослуулсан нано-анагаах ухаанд томоохон дэвшил гарч, судлаачид маш жижиг, молекул хэмжээтэй нано бөөмс (10-9м нанометрийн микроскопийн масштабтай ойролцоо машин эсвэл робот) ашиглан эмчилгээний шинэ арга замуудыг боловсруулжээ. зорилтот хорт хавдаронд хэвлэгдсэн энэхүү гайхалтай судалгаанд Байгаль Биотехнологи.
ДНХ оригами нанобот: шидэт тээвэрлэгч
ДНХ-ийн оригами бол ДНХ-г нано хэмжээний түвшинд нугалж, хамгийн жижиг хэмжээтэй идэвхтэй бүтцийг бий болгоход ашигладаг процесс юм (цаасан нугалах урлагт байдаг шиг оригами). ДНХ бол мэдээллийн агуу агуулах бөгөөд үүнээс бий болсон бүтцийг мэдээлэл зөөгч болгон ашиглаж болно. Энэхүү чадавхийн дагуу эдгээр ДНХ-ийн нано хэсгүүд (эсвэл "ДНХ нанороботууд" эсвэл "нанороботууд" эсвэл зүгээр л "наноботууд") нь хүний биеийн тодорхой үүрэг даалгаврын хувьд ачааг хамгийн бага хэмжээгээр хөдөлгөж, өргөх чадвартай тул олон хүнд тохиромжтой. наноробот програмууд. Ийм наноботын хэмжээ нь хүний нэг ширхэг үснээс 1000 дахин жижиг юм. Нанороботикийн энэ салбар сүүлийн хорин жилийн турш сэтгэл догдломоор дүүрэн байсан бөгөөд олон мэргэжилтнүүд ДНХ-д суурилсан ийм нано хэмжээст бүтцийг хөгжүүлэхэд анхаарлаа хандуулж байгаа бөгөөд эдгээр нь бүх төрлийн хэлбэр, хэмжээгээр эвхэгддэг бөгөөд анагаах ухаан, ялангуяа эмчилгээ, эм хүргэхэд хувьсгал хийх боломжтой юм.
Наноробот технологи одоо өргөн хэрэглэгдэж байгаа бөгөөд эмнэлгийн дүрслэл, төхөөрөмж, мэдрэгч, эрчим хүчний систем, мөн анагаах ухаан зэрэг салбарт аль хэдийн хувьсгал хийсэн. Анагаах ухаанд наноботууд нь ямар нэгэн хор хөнөөл учруулахгүй, гаж нөлөө үзүүлэхгүй, биеийн аль хэсэгт чиглүүлж, үйл ажиллагаа явуулах нь маш тодорхой байдаг тул ихээхэн давуу талтай. Наноробот бүтээх анхны өртөг өндөр байж болох ч уламжлалт аргаар үйлдвэрлэх нь зардлыг ихээхэн хэмжээгээр бууруулдаг. Цаашилбал, нанороботуудын жижиг хэмжээтэй тул тэдгээрийг бактери, вирусыг устгахад тохиромжтой болгодог. Мөн жижигхэн нанороботыг биед маш амархан тарьж, цусаар (цусны эргэлтийн системээр) амархан хөвж, асуудлыг илрүүлэх, эмчлэхэд тусалдаг. Наноботууд нь хорт хавдрын судалгаанд маш их ач холбогдолтой болсон, учир нь тэдгээр нь хими эмчилгээний өвдөлтгүй хувилбар байж болох бөгөөд өөрөөр хэлбэл маш их стресстэй бөгөөд өвчтөнд хувийн болон санхүүгийн асар их дарамт учруулдаг. Хими эмчилгээ нь хорт хавдрыг эмчлэх хатуу арга биш бөгөөд хорт хавдрын эсийг довтлохоос гадна бие махбодид хэд хэдэн гаж нөлөө үзүүлдэг. Гэсэн хэдий ч шинжлэх ухаан хорт хавдар хэмээх амь насанд аюултай энэ өвчнийг эмчлэх химийн эмчилгээнээс өөр шинэ аргыг олж чадаагүй байна. Наноботууд ойрын жилүүдэд хорт хавдраас урьдчилан сэргийлэх илүү үр дүнтэй, ухаалаг, зорилтот хувилбараар энэ хувилбарыг өөрчлөх боломжтой.
Хорт хавдар руу чиглэсэн
Энэхүү саяхны судалгаагаар АНУ-ын Аризона мужийн их сургууль болон Үндэсний төв хоорондын хамтын ажиллагаа Nano Хятадын Шинжлэх Ухааны Академийн Шинжлэх Ухааны Академийн Шинжлэх Ухаан Технологийн эрдэмтэд бие махбод дахь хорт хавдрыг идэвхтэй хайж, нарийн устгах автомат наноботуудыг амжилттай зохион бүтээж, бүтээж, эрүүл эсийг гэмтээхгүй. Тэд хавдрыг хайж, устгах маш энгийн бөгөөд энгийн стратегийг боловсруулж, ашигласнаар нано эрдэмтдийг хорь гаруй жилийн турш зовоож байсан хэд хэдэн сорилтыг даван туулсан. Энэ стратеги нь ДНХ-д суурилсан нанобот ашиглан хавдрын эсэд цусны бүлэгнэлтийг өдөөх замаар хавдрын эсийн цусан хангамжийг тусгайлан зогсоох явдал байв. Тиймээс тэд энгийн мэт санагдах зүйлийг бодож, цусны бүлэгнэлтийн гол ферментийг (тромбин гэж нэрлэдэг) хавтгай, нано хэмжээст ДНХ оригами наноботын гадаргуу дээр хавсаргах талаар бодов. Хавтгай гадаргуу дээр дунджаар дөрвөн тромбины молекул бэхлэгдсэн байв ДНХ-ийн 90нм х 60нм хэмжээтэй оригами хуудас. Энэхүү хавтгай хуудсыг цаас шиг нугалж, наноботуудыг хөндий хоолой хэлбэртэй болгожээ. Эдгээр наноботуудыг хулганад тарьсан (хавдар түрэмгий ургасан) цусны урсгалаар дамжин түүний зорилт болох хавдарт хүрч, холбогддог. Дараа нь наноботын ачаа болох Тромбин ферментийг хүргэж, улмаар хавдрын цусны урсгалыг саатуулдаг. хавдрын өсөлтийг тэжээдэг судаснуудад цусны бүлэгнэлт, хавдрын эд эсийг устгах эсвэл эсийн үхэлд хүргэдэг. Энэ бүх үйл явц нь маш хурдан явагддаг бөгөөд тарилга хийснээс хойш хэдэн цагийн дотор наноботууд хавдрыг хүрээлдэг. Бүх хавдрын эсүүдэд 36 цагийн дараа тарилга хийснээс хойш дэвшилтэт тромбоз ажиглагдсан.
Цаашилбал, зохиогчид нанобот (ДНХ-ийн аптамер гэж нэрлэдэг) гадаргуу дээр зөвхөн хавдрын эсийн гадаргуу дээр их хэмжээгээр хийгддэг нуклеолин хэмээх уургийг тусгайлан чиглүүлдэг тусгай ачааллыг оруулах талаар анхаарч үзсэн. Наноботууд эрүүл эсүүд рүү довтлох магадлалыг 0 хүртэл буурууллаа. Эдгээр наноботууд нь хавдрын эсийг бууруулж, устгаад зогсохгүй алслагдсан газарт үсэрхийлэл буюу хоёрдогч хорт хавдар үүсэхээс сэргийлдэг.
Аюулгүй байдал, үр ашиг
Зохиогчид наноботууд нь хулгана, тэр байтугай гахайд хэрэглэхэд аюулгүй бөгөөд дархлааны хувьд идэвхгүй гэдгийг онцлон тэмдэглэж байгаа бөгөөд нанобот ашиглах нь бусад хэсэгт цусны бүлэгнэлтийн хэвийн байдал, эсийн бүтцэд өөрчлөлт ороогүй, тархинд ямар нэгэн өөрчлөлт ороогүй байна. Тиймээс тэдгээр нь хорт хавдрыг онилох, багасгахад аюулгүй бөгөөд үр дүнтэй гэж тодорхойлсон бөгөөд хүсээгүй гаж нөлөө үзүүлэхгүй. Ихэнх наноботууд 24 цагийн дараа бие махбодоосоо цэвэрлэгдэж, доройтож байгаа нь ажиглагдсан. Хэдийгээр наноботуудыг "хуулбарлах нанобот" загвараар зохион бүтээх боломжтой бөгөөд энэ нь хэд хэдэн хуулбарыг хийж, бусад наноботуудыг өөрөө бий болгодог тул зардлыг бууруулах нь ойлгомжтой боловч ийм аргыг зөвхөн онцгой нөхцөлд ашиглах нь ойлгомжтой. . Анагаах ухааны салбарын хувьд аливаа онцгой нөхцөл байдлаас зайлсхийхийн тулд ямар ч эргэлзээгүй алах унтраалгатай байх шаардлагатай. Хуулийн байгууллагууд анагаах ухаанд нанобот, тухайлбал зэвсэглэсэн наноботыг буруугаар ашиглахгүй байх зохицуулалтыг боловсруулах хэрэгтэй. Наноботуудын үр нөлөөг бүх хүчин зүйлийг харгалзан үзэхэд тэднийг үл тоомсорлож боломгүй хэмжээнд хүргэж байгаа бөгөөд тэдний боломжит наноботуудыг харах нь ирээдүйд анагаах ухааны чухал бүрэлдэхүүн хэсэг байх болно.
Үүнтэй төстэй аргыг хүмүүст хэрэглэж болно, учир нь зохиогчид энэ системийг хулганын уушигны хорт хавдрын анхдагч загвар дээр туршиж үзсэн бөгөөд энэ нь хүний уушигны эмнэлзүйн явцыг дуурайдаг. хорт хавдар өвчтөнүүдэд хоёр долоо хоногийн эмчилгээний дараа хавдрын регрессийг харуулсан. Мөн эдгээр судалгааг хулгана дээр хийсэн бөгөөд хоёр долоо хоногийн дотор амьтдад хөхний хорт хавдар, меланома, өндгөвч, уушигны хорт хавдар зэрэгт ижил төстэй нөлөө үзүүлжээ. Гэсэн хэдий ч ижил төстэй үр дүнгийн найдвартай байдлыг батлахын тулд судалгааг хүмүүст хийх шаардлагатай бөгөөд ижил үр дүнд хүрэхийн тулд бат бөх эмнэлзүйн туршилтуудыг хийх шаардлагатай байна.
Хорт хавдартай тэмцэх маш ухаалаг бөгөөд зорилтот арга
Хорт хавдрын эмчилгээний гол сорилтуудын нэг бол хорт хавдрын эсүүд болон биеийн хэвийн, эрүүл эсийг сайтар, зөв ялгах явдал юм. Хавдрын эсийг устгах, устгах уламжлалт арга - хими эмчилгээ, туяа эмчилгээ нь биеийн хэвийн эсүүдтэй харьцахгүйгээр хавдрын эсийг сонгон авч чадахгүй. Тиймээс хими эмчилгээ, цацраг туяа эмчилгээ нь хорт хавдрын эмчилгээг маш сулруулж, улмаар өвчтөнүүдийн эсэн мэнд үлдэх хувь бага зэрэг эрхтэний гэмтэл зэрэг бага ба томоохон гаж нөлөөг үүсгэдэг. Энэхүү судалгаанд дурьдсан наноботууд нь хөхтөн амьтдын анхны төрөл зүйл бөгөөд хавдрын эсийг таньж, өсөлт, үржил шимийг нь бууруулахад маш хүчтэй бөгөөд үр дүнтэй байдаг. Энэхүү ДНХ-ийн робот системийг олон төрлийн хорт хавдрын эсрэг нарийн, зорилтот хавдрын эмчилгээнд ашиглаж болно, учир нь бүх хатуу хавдраар тэжээгддэг цусны судаснууд үндсэндээ ижил байдаг.
Энэхүү судалгаа нь ирээдүйд технологийн дэвшлийг ашиглан анагаах ухааны практик шийдлүүдийг бодож, төлөвлөж эхлэх замыг нээж өгсөн. Хорт хавдрын судалгааны эцсийн зорилго нь хатуу хавдрыг амжилттай устгах, ноцтой гаж нөлөө үзүүлэхгүй, үсэрхийллийг багасгах явдал юм. Энэхүү судалгааг харахад бид энэ стратеги нь хорт хавдартай тэмцэх эцсийн зорилгыг хэрэгжүүлэхэд хамгийн тохиромжтой ирээдүйн талаар асар их найдвар төрүүлж байна. Зөвхөн хорт хавдар төдийгүй энэ стратегийг бусад олон өвчнийг эмчлэх эм хүргэх платформ болгон боловсруулж болох юм, учир нь энэ арга нь наноботуудын бүтцийг өөрчлөх, ачсан ачааг өөрчлөх явдал юм. Түүнчлэн наноботууд нь хүний бие, тархины нарийн төвөгтэй байдлыг ойлгоход бидэнд тусална. Энэ нь өвдөлтгүй, инвазив бус, тэр ч байтугай хамгийн төвөгтэй мэс заслыг хийхэд тусална. Таамаглалаар энэ үед наноботууд хэмжээнээсээ болоод тархины эсүүдээр дамжиж, цаашдын судалгаанд шаардлагатай холбогдох бүх мэдээллийг бий болгож чадна. Ирээдүйд, хорин жилийн дараа гэхэд нэг удаагийн нанобот тарилга нь өвчнийг бүрэн эмчлэх боломжтой гэж бодъё.
***
Эх сурвалж
Li S et al 2018. ДНХ-ийн наноробот нь in vivo молекулын гохын хариуд хорт хавдрын эмчилгээний үүрэг гүйцэтгэдэг. Байгаль Биотехнологи. https://doi.org/10.1038/nbt.4071
***
