МОСКВА, 16 окт - РИА Новости. Американские биофизики создали микроскопическое устройство из наноматериалов, золотой пленки и фрагментов ДНК, которое позволяет вводить в клетку произвольный набор молекул ДНК и других веществ, не повреждая ее оболочку, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.
На сегодняшний день генная терапия является одним из важнейших методов научных и медицинских исследований. Она позволяет ученым изучать работу организма и его отдельных клеток, не убивая их. Кроме того, многие генетически обусловленные болезни или обычные заболевания можно вылечить, заменив несколько генов.
Группа ученых под руководством Джеймса Ли (James Lee) из Университета штата Огайо в городе Коламбус (США) разработала методику "наноэлектропорации" (NEP), которая позволяет вставлять в клетку точно отмеренное количество генов или других молекул, не повреждая ее оболочку.
Электрохимические принципы этой технологии известны ученым еще с середины 80 годов прошлого века. В 1982 году немецкий биолог Эберхард Нойманн (Eberhard Neuman) выяснил, что при воздействии сильного электрического поля в клеточной мембране начинают появляться небольшие поры, способные пропускать чужеродные молекулы.
Как отмечают авторы статьи, наноэлектропорация не страдает основным недостатком ее предшественника - случайностью всех процессов, связанных с переносом генов внутрь клетки.
Генетический "шприц" Ли и его коллег состоит из двух микроскопических емкостей, соединенных каналом толщиной в несколько десятков нанометров. В одной из лунок находится клетка, а в другой - фрагменты ДНК или другие вещества.
В статье поясняется, что тонкий канал, покрытый золотом, действует в этом случае как электрическая пушка, которая "разгоняет" молекулы вещества до очень высокой скорости, что помогает им проникнуть внутрь клетки. Канал представляет собой самую сложную часть этого устройства, которая изготавливается в несколько этапов.
Сначала ученые поместили несколько переплетенных цепочек ДНК между двумя микроканалами в бруске из кремниевого полимера PDMS и покрыли его тонкой золотой пленкой. Затем они использовали этот брусок в качестве "пресса", при помощи которого они выдавили готовые "шприцы" из полимерного "желе".
В лунки рабочего устройства биологи вставляли электроды, по которым в емкости подавались импульсы тока с напряжением от 150 до 350 вольт. Над одной емкостью устанавливались специальные оптические "щипцы", при помощи которых можно было захватывать и двигать клетку, в которую планировалось вставить молекулы ДНК или другие вещества.
Ученые сравнили работу своего изобретения и обычных систем электропорации, вставляя в клетки светящуюся краску пропидиум йодид. "Шприц" авторов статьи работал быстрее других систем и позволял точно дозировать объем краски.
Кроме того, Ли и его коллеги смогли уничтожить культуру раковых клеток, вставляя в них специальную молекулу РНК Mcl-1, включавшую программу самоуничтожения.
"Мы надеемся, что наноэлектропорация станет в ближайшем будущем одним из инструментов диагностики и лечения рака - например, вставляя точно выверенное количество генов или белков в стволовые или иммунные клетки, вынуждая их развиваться в "правильном" направлении. Это позволит не беспокоиться о превышении дозы лекарства", - заключает Ли.
