Нанотехнология

Версия 11:26, 5 ноября 2008

Нанотехнологии: когда размер имеет значение

Автор: Майбуров Владимир

Новое приспособление для поиска и описания механизма действия лекарств.

Статья о новом нанотехнологическом подходе, изучения действия антибиотика ванкомицина, основанный на использовании микрокантилеверов – сенсоров, позволяющих наблюдать связывание лекарств с их мишенями.

Новое приспособление представляет собой тончайший (микрометровый) кварцевый зонд, на который нанесено покрытие из пептидов, отвечающих аминокислотной последовательности мукопептидов – компонентов клеточной стенки бактерий. Связывание антибиотика на поверхности кантилевера моделирует эффект взаимодействия лекарства с клеточной стенкой бактерии.

Для сравнения природы взаимодействия были выбраны два штамма бактерий. Один штамм является высокоустойчивым к действию антибиотиков вследствие мутации, устраняющей одну водородную связь в структуре антибиотик-связывающего участка клеточной стенки. Такое, на первый взгляд небольшое изменение делает этот штамм в тысячу раз устойчивее к антибиотикам, по сравнению со вторым штаммом, где такой мутации нет.

Подобные мутации являются причиной возникновения тяжелых форм инфекционных заболеваний, таких , например, как MRSA, вызываемого метициллинорезистентными Staphylococcus aureus или VRE – ванкомицин-устойчивым энтерококками. Существование и трудность излечения таких заболеваний является серьезной медицинской проблемой во всем мире. Поэтому изучение природы действия антибиотиков поможет найти новые способы медикаментозного лечения.

Исследования показали, что разрушение клеточной стенки и гибель бактерии зависит как от локального взаимодействия антибиотика с клеточной стенкой, так и от пространственной механической общности всех мест связывания антибиотика. Степень сгибания кантилевера вследствие такого эффекта, измеренная оптически, является количественным показателем сродства лекарства к мишени.

Международная команда ученых представила свою работу в журнале Nature Nanotechnology (Nanomechanical detection of antibiotic–mucopeptide binding in a model for superbug drug resistance).

Нанося на кантилевер различные рецепторы или белки, можно изучать воздействие на них различных веществ, наблюдая за связыванием тестируемых веществ с мишенями и отбирая при этом потенциальные лекарства. Такой подход может послужить основой для проведения высокопроизводительного скрининга, в том числе для создания мощных средств против лекарственно-устойчивых инфекций, для белкового или ДНК-распознавания и для выявления других биохимических взаимодействий. Мощность метода оценивается в несколько тысяч исследуемых веществ в час. Также каждый кантилевер может работать с несколькими мишенями параллельно.

Данный метод позволяет не только оценивать силу связывания лекарства с мишенью, но и видеть механические изменения, происходящие в результате такого взаимодействия. Стоит отметить еще одно преимущество нового метода: по сравнению с методом поверхностного плазмонного резонанса (SPR) детекция с помощью кантилевера не зависит от детектируемой массы и поэтому более чувствительна к малым молекулам; при этом анализ в сыворотке крови проходит при более низких концентрациях лекарства, чем в SPR.

Интернет-сайты: http://www.nanonewsnet.ru/ - сайт о нанотехнологиях #1 в России http://www.nanometer.ru/ - сайт нанотехнологического общества «Нанометр» http://nauka.name/category/nano/ - научно-популярный портал о нанотехнологиях, биогенетике и полупроводниках http://www.nanorf.ru/ - журнал «Российские нанотехнологии» http://www.nanojournal.ru/ - Российский электронный наножурнал http://www.nanoware.ru/ - официальный сайт потребителей нанотоваров http://kbogdanov1.narod.ru/ - «Что могут нанотехнологии?», научно- популярный сайт о нанотехнологиях .