МОСКВА, 10 мая. Российские молекулярные биологи разработали новую технологию ввода генной терапии в клетки человека или животных, изучив то, как миниатюрные жировые "капсулы" взаимодействуют с нитями ДНК. Рецепт по "сборке" подобного нано-шприца был опубликован в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.
Сегодня ученые создают трансгенных животных и пытаются вылечить врожденные болезни, используя несколько относительно небезопасных способов ввода новой ДНК в клетки – или путем использования сверхтонких игл, при помощи которых "протыкается" яйцеклетка, или при помощи ретровирусов, чья "боевая" часть заменяется на полезный генетический код.
Подобные операции могут привести к фатальным последствиям в результате банального повреждения оболочки клетки при неудачном вводе иглы, или в результате развития иммунологической реакции на вирус.
И то и другое не является препятствием для опытов в лабораториях, однако это крайне затрудняет перенос результатов экспериментов в медицинскую практику. По этой причине биологи, инженеры и биотехнологи активно ищут сегодня методы "прямого" ввода ДНК в клетку, которые бы не приводили к ее гибели или повреждению.
Группа российских молекулярных биологов под руководством Олеси Колосковой из Института иммунологии ФМБА России в Москве нашла решение этой проблеме, изучая так называемые липосомы. Этим словом ученые называют микроскопические шарики из жидкости, окруженные "броней" из жировых молекул, которые постепенно распадаются при попадании липосом в организм.
Подобные структуры, как сегодня считают ученые, можно использовать для доставки лекарств в определенные ткани и органы, для борьбы с раком и другими болезнями за счет того, что некоторые типы липосом могут проникать внутрь клеток и распадаться уже там. Это позволяет их содержимому избегать внимания иммунных клеток и проникать во все уголки организма.
Как отмечают Колоскова и ее коллеги, ученые давно пытаются приспособить липосомы для безопасного редактирования ДНК, однако первые попытки осуществить эту идею указали на странную проблему – эффективность работы липосом падала при повышении концентрации обрывков ДНК выше определенной отметки.
Эта аномалия мешала использованию липосом в качестве своеобразных "шприцов" для ввода генной терапии. Российские ученые попытались ликвидировать ее, наблюдая за тем, как взаимодействует "начинка" и оболочка этих наночастиц, и как они ведут себя внутри заражаемых клеток.
Для этого ученые ввели в липосомы и в клетки набор светящихся молекул. Это позволило им наблюдать за движением наночастиц внутри них и следить за тем, как их "жертвы" взаимодействуют с их содержимым.
Как оказалось, молекулы РНК и ДНК начинали соединяться со стенками липосом в тех случаях, когда их становилось слишком много. Эти связи не распадались после того, как наночастица разваливалась на части, благодаря чему клеточные "уборщицы", лизосомы, начинали воспринимать нити генетического кода в качестве мусора и уничтожали их.
Все это говорит о том, что липосомы нельзя бездумно начинять ДНК – существует некоторое идеальное количество их нитей, при которой их КПД будет максимальным. Как надеются авторы статьи, подготовленные ими "рецепты" по сборке подобных наночастиц помогут им быстрее проникнуть в научные лаборатории и в медицинскую практику. Исследования проводились в рамках гранта Российского научного фонда (РНФ) в рамках Президентской программы исследовательских проектов.
