Диагностика рака и других онкологических заболеваний является достаточно сложным занятием, особенно на ранних стадиях заболевания, когда разница между здоровыми и раковыми клетками еще не существенна. Было бы замечательно, если бы существовала возможность запрограммировать клетки таким образом, что они сами стали бы реагировать на злокачественные изменения, и, оказывается, такая возможность уже существует.
Со многих сторон клетки живых организмов можно рассматривать как микроскопические компьютеры. У них имеется программа, которая закодирована в виде генной последовательности, клетки могут обрабатывать биохимическим способом информацию и обмениваться информацией с другими клетками химическим путем. Так как люди уже научились составлять гены заданной последовательности, мы можем снабдить наши собственные микроскопические компьютерами дополнительными программами, к примеру, антивирусами.
Исследователи из Массачусетского технологического института и швейцарского института ETH в Цюрихе успешно спроектировали генетическую логическую цепь, своего рода антивирус, который проверяет живую клетку на наличие рака и в случае обнаружения такового выдает клетке инструкции для совершения самоубийства.
Большинство типов раковых клеток начинают вырабатывать небольшие части РНК, называемые микро-РНК, в количествах, которые существенно отличаются от количеств, вырабатываемых в здоровых клетках. Кроме того, различные виды злокачественных клеток вырабатывают различные типы микро-РНК. Используя это, ученые создали синтетический ген, с помощью которого клетка начинает сама вырабатывать белок, который приводит к некрозу этой клетки. Но для активации этого гена-антивируса требуется наличие в плазме клетки определенных видов микро-РНК и в определенных высоких концентрациях. В здоровых клетках, где концентрация микро-РНК будет низка, ген-антивирус будет находиться а бездействующем состоянии и клетка будет жить в обычном режиме.
Последняя версия синтетического гена, разработанного учеными, содержит шесть биохимических "выключателей", настроенных на различные виды микро-РНК. Для активации гена требуется, что бы все шесть выключателей сработали сразу, только в этом случае начинается производство белка, вызывающего некроз клетки. Другими словами, клетка проверяет сама себя на наличие рака шестью разными способами, и если хоть один из них дает отрицательный результат, клетка остается жить дальше.
Таким образом, вместо того, что бы проводить долгие и дорогостоящие исследования, направленные на определение раковых заболеваний, можно будет только ввести искусственные гены в клетку, клетки сами решат, злокачественны они или нет, и примут соответствующие меры в случае необходимости. Сложность логической схемы гарантирует, что только раковые клетки убьют сами себя, а саму схему можно настроить на определение различных типов рака или других онкологических заболеваний.
Продемонстрировав на практике возможности логических генных схем, исследователи оптимистично надеются, что новая технология в будущем может использоваться в более широких масштабах для обнаружения и профилактики не только онкологических, но и других заболеваний, меняющих внутреннюю биохимию клетки