Электрохимический метод для оценки влияния лекарства на ДНК разработали ученые из подведомственного Минобрнауки России Научно-исследовательского института биомедицинской химии имени В. Н. Ореховича (ИБМХ). С помощью портативного устройства можно отслеживать изменения в сигналах, которые отражают взаимодействие лекарства с молекулой ДНК. По словам исследователей, новый подход будет особенно востребован для анализа взаимодействия антивирусных препаратов с вирусной РНК и ДНК молекулами.
Исследование эффектов от применения лекарств, нацеленных на геномную, митохондриальную и вирусную ДНК, остается важным направлением в области биотехнологий и фармакогеномики. Взаимодействие молекул препарата со спиралью ДНК может существенно повлиять на ее свойства и привести к изменению функционирования всего генома, затронув процессы транскрипции, трансляции, репликации и деления.
Для отслеживания процесса связывания лекарства со спиралью ДНК ученые ИБМХ предлагают применять электроанализ.
«Разработанный электрохимический подход позволяет избирательно регистрировать сигналы окисления гетероциклических оснований — гуанина, аденина и тимина молекулы ДНК, а также количественно отслеживать изменения этих сигналов, отражающие взаимодействие лекарства с молекулой ДНК», — пояснила Любовь Агафонова, научный сотрудник лаборатории биоэлектрохимии ИБМХ.
Регистрация взаимодействия ДНК и лекарства происходит с помощью портативного устройства и миниатюризованных электродов, модифицированных углеродными наноматериалами — благодаря им удалось добиться усиления сигнала на два порядка и зарегистрировать электроокисление трех гетероциклических оснований молекулы ДНК.
Ученые испытали новую технологию, проанализировав действие противовирусного препарата умифеновира, встроенного в фосфолипидные наносистемы — они считаются эффективными для транспортировки лекарства к очагам вируса. Оказалось, что такая наноформа умифеновира безопаснее для ДНК, чем препарат, который не встроен в наносистему для адресной доставки лекарства.
Специалисты ИБМХ рассказали, что электроанализ хорошо зарекомендовал себя благодаря минимальному необходимому объему биоматериала, высокой чувствительности и своей вариативности. В будущем метод электроанализа может быть адаптирован для использования в медицинской практике, оценки токсического эффекта на ДНК лекарственных соединений на стадии разработки, а также для исследования влияния новых форм доставки уже известных препаратов.
Исследование, результаты которого опубликованы в одном из ведущих международных журналов, проводилось на оборудовании уникальной научной установки «Авогадро» при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ. Напомним, что УНУ «Авогадро» — единственный в России комплекс молекулярных детекторов, предназначенный для исследования биосистем на уровне единичных молекул.
