Щоб доставляти в клітку потрібні речовини, вчені пропонують «садити її на голку». Точніше, на нано-колечки.
Безліч сучасних експериментів у галузі молекулярної біології - а також методик медицини майбутнього - залежать від наших можливостей маніпулювати окремими клітинами та їх компонентами. Наприклад, додати потрібний ген, внести певний білок або іншу молекулу - і вивчити ефект цього впливу. Однак тут нам доводиться вступати в сувору битву з природою, долаючи природні бар'єри клітини, що захищають її від зовнішнього вторгнення.
Це схоже на взяття фортеці: щоб доставити потрібні з'єднання в клітку, вчені вдаються до самих різних хитрощів. Наприклад, білок може бути посаджений у вірус, як загін греків у Троянського коня, або приліплений до іншого білка, який клітина легко «допускає» в свої межі. Такі методи нерідко вузькоспецифічні і призначені для суворо визначених з'єднань і/або типів клітин, що лише ускладнює завдання вчених.
Вирішити проблему можуть нанотехнології: гарвардський професор Хонкан Парк (Hongkun Park) пропонує нову, просту і універсальну методику з використанням нанотрубок на манер мініатюрних шприців, здатних робити клітинам виборчу ін'єкцію потрібними молекулами. Якщо метод доведе свою ефективність, він суттєво підвищить можливості вчених щодо маніпуляції окремими клітинами.
Нещодавно групі Парку вдалося показати, що клітини, вирощені на підкладці, всіяній вертикально розташованими нанотрубками, відчувають себе абсолютно нормально і не несуть ніяких пошкоджень. Протягом декількох годин клітини, повільно опускаючись під власною тяжкістю, протикаються нанотрубками без всяких для себе наслідків. Навіть після такої операції вони прекрасно ростуть, розвиваються і діляться.
Словом, клітині ніякої шкоди - а вчені легко і просто отримують прямий фізичний доступ до внутрішнього простору клітини. Це означає, що вони можуть доставляти в неї потрібні молекули без обмежень, властивих методам, широко практикованим сьогодні. Робити це передбачається так.
Для початку молекула (або молекули), яка нас цікавить, порівняно слабко пов "язується з поверхнею нанотрубки. Тепер, коли клітина садиться на підкладку з таких «голок» і протикається ними: молекули виявляються всередині клітини. У теорії, різні хімічні та фізичні впливи дозволять контролювати їх вивільнення. Крім того, самі нитки можуть мати різну довжину, щоб доставляти речовину строго в потрібну частину клітини. Парк і його команда вже продемонстрували всю гнучкість цього методу, впровадивши невеликі РНК, ДНК і білки в клітини різних типів.
Сам по собі масив нанотрубок сьогодні не дуже складний у виготовленні, більш того, до його ниток можна прикріплювати різні молекули, перевіряючи відразу велику кількість їх - за оцінкою вчених, це дозволить працювати одночасно з десятками тисяч різних речовин.
Хоча звіт Парку з'явився лише днями, його колеги вже почали використовувати цей багатообіцяючий метод у роботі. Так, вчений-медик Торстен Шлегер (Thorsten Schlaeger) досліджує можливості цієї техніки для перепрограмування стовбурових клітин. Зокрема, він має намір навчитися легко «запускати» розвиток поліпотентної стовбурової клітини по шляху кров'яної стовбурової клітини - тієї, яку можна знайти в червоному кістковому мозку.
Поки що це завдання вимагає досить тонкої роботи і витончених методик, включаючи інфікування вихідних клітин модифікованим вірусом для впровадження в їх геном певних генів. І альтернативний - простий і швидкий - спосіб зробити це може надати медикам неоціненну допомогу. Медикам - а значить, і тисячам хворих, для яких знайти нові клітини, що виробляють здорові клітини крові, є питання життя або смерті. Такий ось короткий шлях - від Троянського коня через нанотрубки - до порятунку людей.
Читайте також про те, як вчені перетворюють небезпечні стрікальні клітини на корисні «живі» шприци для впровадження ліків: «Я уколів не боюся».
За інформацією MIT Technology Review