Квантовые точки повышают эффективность РНК-интерференции

Уже более 15 лет ученые используют короткие фрагменты РНК (миРНК) для блокирования продукции определенного белка, закодированного в гене-мишени, что позволяет изучать эффекты активности индивидуальных генов. В условиях организма РНК-интерференцию можно использовать для лечения различных заболеваний, начиная от рака и заканчивая утратой зрения. Принцип РНК-интерференции, разработчики которого получили нобелевскую премию, обладает огромным потенциалом для медицинской науки, однако применение этой технологии к живым клеткам осложняется множеством трудностей.

Ученые университета Вашингтона (Сиэттл) и университета Эмори (штат Джорджия) успешно использовали нанотехнологический материал – так называемые квантовые точки – для решения сразу двух проблем: повышения эффективности подавления синтеза белка и улучшения визуализации процесса РНК-интерференции. Предлагаемая ими методика не только гораздо менее токсична, но и в 10-20 раз более эффективна, чем существующие методы блокирования активности генов с помощью введения в клетки миРНК (малых интерферирующих РНК).

Авторы использовали в экспериментах квантовые точки – флуоресцентные сферы из полупроводникового материала, диаметром не более 6 нм. Благодаря уникальным оптическим свойствам – способности испускать свет различных участков спектра в зависимости от размера, – эти частицы используют для визуализации клеток и производства солнечных батарей и светодиодов.

Отрицательный заряд миРНК препятствует их проникновению внутрь клеток, поэтому исследователи прикрепляли к ним квантовые точки, покрытые несущей положительный заряд «протонной губкой». Получающийся в результате комплекс успешно проникает в клетку путем эндоцитоза (впячивания мембраны внутрь клетки и формирования мембранных пузырьков – эндосом), высвобождается из эндосом и попадает в цитоплазму, где выполняет свои функции, заключающиеся в нарушении синтеза того или иного белка.

Ключевым моментом этого подхода является то, что ученые могут подбирать химический состав протонной губки, что позволяет им с высокой степенью точности контролировать прочность связи комплекса.

Новый подход приводил к снижению синтеза интересующего ученых белка до 2% от нормального значения, в то время как для традиционных приемов использования РНК-интерференции этот показатель составляет 13-51%.

Важен также тот факт, что флуоресцирующие квантовые точки позволяют отслеживать перемещения миРНК в клетке. (На рисунке – флуоресцентное изображение клетки, полученное спустя 15 минут после введения комплекса квантовых точек и миРНК. На этой стадии частицы находятся внутри клеточной мембраны.)

Существующие метки для отслеживания миРНК светятся не более минуты, в то время как квантовые точки испускают свет в течение многих часов. Более того, новый подход в 5-10 раз менее токсичен для живых клеток, чем химические соединения, применяемые сейчас для слежения за ходом РНК-интерференции.

Причина более высокой эффективности квантовых точек по сравнению с более ранними методиками неясна. Авторы предполагают, что в ее основе лежит способность комплекса высвобождаться из эндосом, а квантовых точек – отделяться от миРНК.

Квантовые точки пока не получили одобрения на введение в организм человека, поэтому в настоящий момент авторы пытаются заменить их наночастицами оксида железа, несколько типов которых одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. Они также работают над методами прицельного воздействия на опухолевые клетки посредством мечения клеточной поверхности специфичными маркерами.

Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru по материалам ScienceDaily

26.06.2008