A DNS a sejtekben játszik fontos szerepet, a fejlődésükhöz, tulajdonságaikhoz szükséges információkat hordozza, ezek alapján tudja a sejt, milyen fehérjéket készítsen. A Delaware-i Egyetem egyik kutatócsoportja most olyan technológiát fejlesztett ki, amivel be tudják programozni a DNS-szálakat, hogy ki- és bekapcsoljanak bizonyos fehérjéket, ami révén egy bizonyos betegségre adott gyógyszer csak a beteg sejtben aktivizálódik.
Az újonnan kifejlesztett technológia a rákgyógyászattól a bioüzemanyag-gyártásig számos lehetőséget rejt.
Persze itt ne az ezoterikusok által hangoztatott rezgésekre és hangok általi programozásra gondoljunk! 
A DNS tudományos programozását talán a mindennapi életünket átszövő számítástechnika működéséhez hasonlíthatjuk a legegyszerűbben: akárcsak a számítógépünk vagy telefonunk, a DNS is rengeteg adatot tartalmaz. Ám míg előbbiek a kettes számrendszer alapján, nullák és egyesek felhasználásával kódolják az információkat – legyen szó digitális fényképről, e-mailről, weboldalról –, addig a DNS négy nukleobázisa (az adenin, a citozin, a timin és a guanin) segítségével teszi ugyanezt. Ezeknek a nukleobázisoknak a sorrendje, a DNS-szálak általuk meghatározott szakaszai hordozzák a testünk sejtjeit alakító tulajdonságok kódját, ezek alapján fejlődik az élő szervezet, dől el, hogy milyen fehérjéket állítson elő a sejt. 

Új szerepben a DNS
A Delaware-i kutatók azonban gyökeresen új szerepet adtak a DNS-kódnak, ha úgy tetszik, egyfajta DNS-alapú logikai áramkört dolgoztak ki. Eredményeikről a Nature Chemistry című folyóiratban számoltak be. Először az előre meghatározott szakaszokkal kódolt DNS-láncokat kapcsolták össze különböző, általuk irányítani kívánt fehérjékkel. Ezek révén fehérje-DNS biokonjugátumokat hoztak létre. A biokonjugátumok két vagy több, különböző hatású molekulából álló vegyületek, amik oly módon vannak összekapcsolva, hogy közben egyenként megőrzik saját különböző hatásmechanizmusukat, így hatékonyabban alkalmazhatók gyógyszerként. A kutatók ezeket konjugátumokat az emberi vastagbélben honos kólibaktériumokon, illetve emberi sejteken tesztelték, úgy, hogy a célzott fehérjék a tervezettnek megfelelően össze-, majd szétkapcsolódtak. Azt is bemutatták, hogy a DNS-programozott eszközök révén prodrugokat – a megfelelő helyen és időben aktivizálódó “előgyógyszereket” – lehet élesíteni. A prodrugok olyan molekulák, amik alapesetben nem hatóanyagok, ám a szervezetbe kerülve megfelelő körülmények között vagy behatásra metabolizálódnak, kémiai átalakuláson mennek át, és azzá válnak.

A kutatás részletei
A delaware-i kutatók kísérleteik során az 5-fluorocitozint „kapcsolták be”, ami ezáltal 5-fluoroacillá alakult. Az 5-fluoroacillal többek között gyomor-, végbél-, hasnyálmirigy- vagy emlőrák, fej és nyaki daganatok gyorsan szaporodó rákos sejtjeit pusztítják kemoterápia során. A hatóanyag meggátolja a DNS-egyesítést azáltal, hogy mint hibás RNS-előanyag beépül, és így megakad az RNS szintézis, vagyis a sejt nem tud tovább fejlődni. 
A rákellenes prodrugot egy speciális fehérjével metabolizálták, vagyis hozták aktív állapotba.
Ezt a fehérjét pedig egy megtervezett, előre bekódolt DNS/RNS szakasszal állították elő. 
De hogyan képesek be és kikapcsolni a fehérjét? Ehhez a sejtekben található, bizonyos gének működéséért vagy elnyomásáért felelős micro-RNS-ek speciális tulajdonságait használták fel. A rákos sejtekben másfajta micro-RNS-ek is találhatók, mint az egészséges sejtekben, sőt egyes fajtáik nem is fordulnak elő utóbbiakban. A kutatók kiszámolták, milyen sorrendbe kell rendezni a DNS nukleobázisait ahhoz, hogy azok csakis ezeknek a jellegzetes mikro-RNS-eknek a jelenlétében szintetizálják a prodrugot aktiváló fehérjét. 

Célzottabb gyógyítás
Ha a rákos sejtre jellemző mikro-RNS van a közelben, a programozott DNS révén aktivizálódik az előgyógyszer, ami megakadályozza a beteg sejt fejlődését, vagyis nem terjed tovább a rák. Az egészséges sejtekben viszont nem történik semmi, hiába kerül bele a prodrug. Így kizárólag a rákos sejtek fejlődését gátolják, amivel jóval hatékonyabban, célzottabban gyógyítható a betegség. 
A technológia segítségével nem csak a rákos, de más betegségek ellen is lehet hatékonyan küzdeni, sőt az orvostudományon kívül eső területeken is hasznosítható: a kutatók a növényi rostok lebontásához szükséges enzimes reakció irányítására is felhasználták a módszert, ami a bioüzemanyagok előállításához szükséges.
Korábbi kutatásokból ismert, hogy milyen hatékony lehet a DNS-nanotechnológia, és tudjuk, milyen hatékonyak lehetnek a fehérjék a sejtekben. Ezt a kettőt most sikerült összekapcsolnunk – idézte a kutatócsoport vezetőjét a Science Daily.  
Ballai Vince

Gyógyhír Magazin