Созданы универсальные шприцы для клеток

membrana, 18 января 2010

Нравится

По всему выходит, что клетки, «высаженные» на нанопроводки, живут своей обычной жизнью, растут и делятся. Показанные здесь нейроны крысы (цвета изменены) даже образовали нормальные связи. Осталось понять, не воздействуют ли «иголки» на важные внутренние процессы клеток (фото Hongkun Park).

Группа учёных, работающих под руководством профессора Хонкуна Парка (Hongkun Park) из Гарварда, предложила простой и элегантный способ ввести «почти любую молекулу в практически любую клетку». Несмотря на уклончивость формулировки, достижение для биологии значительное.

Многим микробиологам приходится работать с веществами на клеточном уровне, вводить в клетки необходимые молекулы, белки или гены. Однако сделать это не так просто, как кажется. Часто, для того чтобы проникнуть за пределы мембраны, приходится использовать вирусы и прочие «агенты» (например, для создания особых стволовых клеток или тестирования лекарств).

При этом методы не всегда безопасны или же подходят только для определённого типа клеток, либо позволяют вводить только те или иные вещества. Универсального подхода нет, но, кажется, его удалось найти группе Парка.

Доказано, что кремниевые нанопроводки прокалывают мембрану клеток соединительной ткани человека. При этом они доставляют внутрь клеток белки, вызывающие флуоресценцию (внизу) (фото Hongkun Park).

Учёные вырастили нужные клетки на подложке, покрытой «иголками» из вертикально торчащих кремниевых нанопроводков. Оказалось, что клетки совершенно спокойно утапливают в своём «теле» крошечные иголки, позволяя их поверхности взаимодействовать со своими «внутренностями».

«Имея прямой доступ внутрь практически любой клетки, мы можем доставить туда всё что угодно. По крайней мере, все те молекулы, что можно закрепить на поверхности торчащих нанопроводков», — рассказывает Парк.

Действительно, для того чтобы нужное вещество (или комбинация веществ) очутилось внутри определённой клетки, достаточно покрыть ими нанопроводки (закрепить слабыми связями на поверхности). После того как «наноиголки» оказываются за мембраной, они выпускают необходимые молекулы в свободное плавание внутри объекта.

Вверху: кремниевые нанопроводки могут доставлять в клетку разные вещества, на фотографии «подкрашены» разными цветами. Внизу: клетка с флуоресцирующим зелёным светом белком тубулином, нанопроводки выделены пурпурным цветом, на фото справа видны оставленные ими отверстия (фото Hongkun Park).

Можно даже регулировать процесс «отдачи» веществ, заставив их (химическими методами) отцепляться чуть быстрее или чуть медленнее. Ещё одно преимущество: варьируя длину проводков, можно добраться до определённых органелл клетки. Можно также «испробовать» несколько типов веществ вместе.

Демонстрируя возможности нового метода, американские биологи доставили в различные типы клеток химические вещества, белки, молекулы РНК и ДНК. Все подробности вы найдёте в статье, опубликованной в PNAS. Кстати, её также можно почитать на страничке лаборатории (PDF-документ, 1,14 мегабайта).

В случае если данный простой подход будет одобрен другими биологами, эксперименты с клетками значительно упростятся, а значит, и ускорятся.

Узнайте также о наноигле для внутриклеточных инъекций, о выращивании клеток на массиве наноконтактов, полимерах-лекарствах, сшитых при помощи ДНК, о методе лечения рака, основанном на доставке РНК при помощи сахарного полимера, и о платиновых наносферах, позволяющих увидеть место контакта лекарственного препарата и клетки.