Мембрана-на-чипе
Исследователи из Кембриджского университета, Корнелльского университета и Стэнфордского университета сообщили о создании устройства, которое может имитировать мембрану клеток любого типа – бактериальных, человеческих или даже жесткие клеточные стенки растений. С его помощью они показали, как вирус COVID-19 атакует клеточные мембраны человека и как он может блокироваться.
Устройство на чипе было создано с сохранением ориентации и функциональности клеточной мембраны и успешно использовалось для контроля активности ионных каналов – белков, которые являются мишенью для более чем 60% утвержденных фармацевтических препаратов. Результаты исследования опубликованы в двух статьях в журналах Langmuir и ACS Nano.
Клеточные мембраны играют центральную роль в биологической передаче сигналов, являясь привратником между клеткой и внешним миром. Группа решила создать устройство, которое несет все важные аспекты клеточной мембраны без необходимости поддержания жизни клетки.
Устройство представляет собой электронный чип для измерения любых изменений в лежащей на нем мембране, извлеченной из клетки. Оно позволяет ученым безопасно и легко понять, как клетка взаимодействует с внешним миром. Для создания мембран-на- чипе сотрудники Корнелльского института сначала оптимизировали процесс производства мембран из живых клеток, а затем, работая с группой из Кембриджа, поместили мембраны на полимерные электроды таким образом, чтобы сохранить все их функциональные возможности. Гидратированные проводящие полимеры обеспечивают более естественную среду для клеточных мембран и позволяют надежно контролировать их функцию.
Группа из Стэнфорда оптимизировала полимерные электроды для мониторинга изменений в мембранах. Устройство не использует живые клетки, которые требуют значительного внимания и часто технически сложны для поддержания жизни, и измерения могут продолжаться в течение длительного периода времени.
Поскольку мембраны производятся из человеческих клеток, у исследователей есть весь материал, включая белки и липиды, и нет проблем с использованием живых клеток.
Источник: статья в ACS Nano.
Новое устройство предоставляет более простую и дешевую альтернативу живым клеткам, используемым в фармацевтической промышленности для скринига кандидатов в лекарственные средства. Оно совместимо с высокопроизводительным скринингом и позволит сократить число ложноположительных результатов. Кроме того, мембрану-на-чипе можно легко изготавливать в виде комплексов, позволяющих выполнять несколько измерений одновременно.
Целью настоящего исследования было показать, как вирусы взаимодействуют с клетками. Авторы получили дополнительное финансирование для оценки эффективности устройства при проверке потенциальных кандидатов на лекарства против вируса SARS-CoV-2.
Чтобы снизить риски, которым подвергаются исследователи всего мира, работающие с вирусом, вызывающим COVID-19, ученые в рамках проекта сосредоточатся на создании вирусных мембран и их внедрение на чипы. Вирусные мембраны SARS-CoV-2 не содержат вирусной нуклеиновой кислоты, то есть не способны вызвать заражение. Таким образом, мембрана-на-чипе поможет идентифицировать новые лекарства или антитела для нейтрализации вирусных шипов, которые используются для проникновения в клетку-хозяина. Ожидается, что это исследование начнется 1 августа текущего года.
Дальнейшая работа будет также направлена на расширение производства чипов и автоматизации интеграции мембран с чипами.
Статья H.-Y.Liu et al. Self-assembly of mammalian cell membranes on bioelectronic devices with functional transmembrane proteins опубликована в журнале ACS Langmuir; статья A.-M.Pappa et al. Optical and Electronic Ion Channel Monitoring from Native Human Membranes – в ACS Nano.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of Cambridge: Cell ‘membrane on a chip’ could speed up screening of drug candidates for COVID-19.