Наношприц для клеток
Группа учёных из Гарвардского университета предлагает новый универсальный метод введения различных молекул в клетки. Кремниевые наноиглы, покрытые исследуемым веществом, подобно шприцу прокалывают мембрану растущих клеток, высвобождая молекулы в цитоплазму. Новая разработка обещает значительно облегчить труд многих исследователей.
Основная масса экспериментальных работ в современной биологии сводится к различным манипуляциям с клеткой: внедрению генов, белков или химических веществ в целях изучения их влияния на клеточные процессы. Зачастую внедрение нового компонента в клетку подобно осаде средневековой крепости из-за необходимости преодолеть клеточную мембрану и многочисленные системы защиты. Кроме того, такое вмешательство чревато непредсказуемыми побочными эффектами, такими как вирусное заражение клетки или действие других молекул, проникающих сквозь клеточную мембрану. Многие из таких методов подходят лишь для определённых типов клеток и лишь для определённых молекул. Авторы исследования в своей статье в Proceedings of the National Academy of Sciences (Vertical silicon nanowires as a universal platform for delivering biomolecules into living cells) предлагают новую, уникальную по простоте и принципу альтернативу: использование наноразмерных игл для введения молекул в клетку.
Автор разработки, профессор Хонгкун Парк (Hongkun Park), утверждает, что их метод позволяет вводить любые молекулы практически в любую клетку. Если новый метод докажет свою эффективность, он сможет значительно сократить время, затрачиваемое на самые различные исследования, включая репрограммирование стволовых клеток и испытание новых лекарственных препаратов.
Учёные из лаборатории профессора Парка установили, что большинство клеток без особого вреда для своего состояния способны расти на подложках, усеянных вертикальными кремниевыми наноиглами. Растущие клетки «насаживаются» на иглы и в течение часа оказываются буквально пронзёнными тончайшими пиками. Даже на таком инквизиторском ложе клетки прекрасно себя чувствуют, продолжая нормально расти и размножаться. Проникая сквозь мембрану, наноиглы открывают прямой физический доступ в клетку, что позволяет вводить любые молекулы внутрь клетки, не заботясь об ограничениях традиционных методов.
На снимке вверху – выросшие на подложке, покрытой наноиглами, нейроны, внизу – фибробласты
Профессор Парк отмечает, что хотя большинство испытанных ими видов клеток легко приспосабливаются к наноиглам без заметных негативных последствий, всё же необходимы дальнейшие исследования, чтобы установить, не затрагивает ли такое вмешательство важные клеточные процессы.
Прежде чем наноиглы будут готовы выполнять функцию клеточного шприца, они должны пройти специальную обработку. Для начала их поверхность обрабатывают реагентом, способствующим непрочному связыванию исследуемого вещества с материалом наноиглы, а затем покрывают целевым препаратом или комбинацией препаратов. Когда наноиглы пронзают клеточную мембрану, молекулы препарата высвобождаются внутрь клетки. Различные методы химической обработки наноигл открывают возможность регулировать скорость выделения молекул в зависимости от прочности связывания. Варьируя длину наноигл, можно избирательно доставлять молекулы в конкретные части клетки.
Подложки из наноигл могут быть изготовлены в виде специальных микрочипов, предназначенных для комплексных исследований. Такие чипы можно «печатать» с заданной последовательностью или комбинацией препаратов, что делает возможным испытывать действие сразу нескольких различных веществ на одном типе клеток. По оценкам авторов, такой метод позволяет протестировать до 20 000 различных белков или других веществ на одном чипе.
Руслан Кушнир
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Technology Review: Needling Molecules
21.01.2010