Журнал Nature: Scientific Reports опубликовал совместную работу лаборатории нано-биоинженерии НИЯУ МИФИ и двух исследовательских групп из Франции в области скрининга противораковых препаратов

Статья ведущего ученого лаборатории нано-биоинженерии профессора Игоря Набиева в соавторстве с французскими коллегами из Реймского и Нантского университетов (Lafont, F., Ayadi, N., Charlier, C., Weigel, P., Nabiev, I., Benhelli-Mokrani, H, Fleury, F. Assessment of DNA-PKcs kinase activity by quantum dot–based microarray) опубликована высокорейтинговым международным журналом Nature: Scientific Reports. В статье представлен разработанный авторами новый подход к скринингу одного из классов потенциальных сенсибилизаторов противораковой терапии. Статью можно прочесть в открытом доступе на сайте журнала.

В публикации описаны разработка и тестирование микрочипа, позволяющего быстро и точно оценить содержание в клетке и, главное, степень фосфорилирования белков — субстратов ДНК-зависимой протеинкиназы (и, косвенно, активность самой протеинкиназы).

Почему это важно?

Многие злокачественные опухоли маловосприимчивы к химио- и радиотерапии, разрушающим ДНК раковых клеток, из-за существующих у человека биологических механизмов «починки» повреждений ДНК, защищающих его в повседневной жизни от генетических нарушений. Фермент ДНК-зависимая протеинкиназа запускает один из основных механизмов репарации (починки) ДНК при обнаружении ее повреждения. Этот фермент, начинающий работать в ответ на появление двунитевых разрывов ДНК, инициирует (путем фосфорилирования) последовательность действий ряда других ферментов, устраняющих повреждение. Для преодоления «починки» раковых клеток и усиления эффекта противораковаой терапии применяют ингибиторы («замедлители») этого ключевого фермента. При этом, чтобы подобрать наиболее эффективные ингибиторы, нужно уметь оценивать активность ДНК-зависимой протеинкиназы (или степень фосфорилирования активируемых ею белков) и отслеживать изменения ее активности в раковых клетках. Особо важно, что этот анализ должен быть быстрым, в связи с необходимостью проведения скрининга большого количества потенциальных ингибиторов.

Разработанный авторами статьи микрочип позволяет решить эту задачу. Основное отличие нового микрочипа от ныне существующих методов заключается в том, что в нем детектирующими фермент метками служат не классические органические флуорофоры, а квантовые точки — полупроводниковые нанокристаллы, во много раз превосходящие их по яркости флуоресценции и устойчивости к фотовыцветанию. Кроме того, у квантовых точек очень узкие спектры флуоресценции при широких спектрах поглощения, что позволяет одновременно регистрировать большое количество меток для разных мишеней, т.е. существенно повышать производительность анализа.

Опробовав новую разработку на одном из субстратов ДНК-зависимой протеинкиназы — репликативном белке А, — авторы показали, что их подход действительно позволяет точно оценить степень фосфорилирования белка по разным аминокислотным остаткам и измерить активность ДНК-зависимой протеинкиназы в клетках, а значит, новый микрочип является эффективным инструментом для скрининга ингибиторов этого фермента.

Следует отметить, что, поскольку фосфорилирование белков является универсальным механизмом регуляции активности различных ферментов в клетках, потенциальная область применения разработанных НИЯУ МИФИ и их французскими коллегами микрочипов, работающих по этому принципу, существенно превышает применения, продемонстрированные в опубликованной работе.

Nature: Scientific Reports — международный журнал, публикующий оригинальные исследования в разных областях естественных наук и медицины. Журнал входит в первый квартиль междисциплинарных журналов в рейтинге JCR, относится к лучшим мировым журналам в категории «Междисциплинарные журналы».

Контакты:

Ведущий ученый д.хим.н., проф. И.Р. Набиев (igor.nabiev@gmail.com)

Директор по внешним связям М.Г. Коренкова (MGKorenkova@mephi.ru)

Лаборатория нано-биоинженерии,

Национальный Исследовательский Ядерный Университет "МИФИ",

115409 Российская Федерация, Москва, Каширское шоссе, д. 31.

www.lnbe.mephi.ru