Исследователи надели на иммунные клетки рюкзаки
Полимерные капсулы, структурированные на наноуровне и заполненные целевыми препаратами, однажды революционизируют медицину, — полагают авторы разработки из Массачусетского технологического института (MIT). Пока же клетки иммунной системы переносили эти микрорюкзаки на своих «плечах» просто так, ради проверки идеи.
Учёные создали необычайно крошечные капсулы (или рюкзаки), наполнили их магнитными частицами и закрепили на поверхности клеток, чтобы те могли перевозить свой груз по организму.
Рюкзаки выполнены из трёх слоёв специально подобранных полимеров. Первый (нижний) слой нужен для закрепления микроёмкости на рабочей поверхности в процессе сборки и наполнения, второй служит собственно хранилищем целевого препарата, а третий — «клеем», при помощи которого рюкзак закрепляется на поверхности клетки.
Создав в сосуде множество таких рюкзачков, авторы технологии наполнили их раствором с живыми клетками иммунной системы, которые тут же прицепились к верхним слоям микрорюкзаков. Затем, понизив температуру, экспериментаторы вынудили нижний слой полимеров раствориться, тем самым отправив клетки с рюкзаками в свободное плавание.
Авторы микрорюкзаков неслучайно используют именно эту аналогию. Дело в том, что капсулы прикрепляются к клетке в ограниченной области, подобно тому как наполненный рюкзак прилегает только к лопаткам, и при «ходьбе» эта ноша может чуть поворачиваться (как и рюкзак на лямках).
А это лучше, чем прочное прикрепление на манер пластыря, поскольку так клеткам легче будет проходить узкие капилляры, – полагают учёные (фото Nano Letters).
Один из авторов изобретения Майкл Рабнер (Michael Rubner) говорит, что такой процесс позволяет очень гибко подходить к наполнению рюкзаков. Ведь клетки добавляются в раствор в самом конце, когда груз уже упакован, а значит, исключено повреждение клеток каким-нибудь токсичным химикатом.
«Вы можете использовать любую „суровую“ химию, какую хотите, потому что клетка не может быть убита, — поясняет Рабнер. — Она появляется только в последнем шаге процесса, хватает свой рюкзак и бежит прочь».
Учёные говорят, что обычно мельчайшие частицы в считанные секунды поглощаются клетками. Тот факт, что рюкзаки надолго остаются прицепленными к их внешней поверхности, — очень важен.
Интересно, что в опыте магнитные частицы потребовались исследователям, чтобы убедиться, что рюкзаки не спадают с клеток в процессе переноски. Клетки помещали в поле магнита, и они исправно двигались к полюсу, поскольку микрокапсулы не отпускали своих хозяев.
Как клетки с ношей поведут себя в организме — пока не вполне ясно. Из первых опытов понятно лишь, что рюкзаки не представляют опасности для самих клеток.
Но детали работы таких курьеров, условия выпуска груза — ещё нужно будет прорабатывать. Вскоре исследователи намерены перейти к опытам на животных, чтобы с помощью частиц-маркеров и томографии проследить, как клетки с грузом будут двигаться по кровотоку.
Кроме того, американцы намерены прояснить условия, при которых одна клетка цепляла сразу два рюкзака или, наоборот: один рюкзак — пару клеток. Иногда в пробирке формировались целые конгломераты из нескольких клеток и рюкзаков — в то время как в идеале они должны соединяться строго попарно.
На выяснение всех тонкостей происходящего может уйти ещё немало времени. Но в конечном счёте данная технология может привести к новому методу борьбы с раком, например.
Клетки иммунной системы можно будет вывести из организма, снабдить рюкзаками с противоопухолевым препаратом и вернуть обратно пациенту — пусть отправляются на поиски злокачественного образования и уже с «оружием» атакуют его.
Читайте также о нанобиозондах, медицинских нанороботах и имплантате для работы с клетками крови.
Иммунная система человека — как работают клетки и органы иммунной системы
