Kuprinės ląstelėms

Gyvos ląstelės, dėvinčios mikroskopines kuprines – nanostruktūrinius polimerinius pleistrus, pakrautus cheminių krovinių – vieną dieną gali nugabenti vaistus ar vaizdo medžiagas į sergantį audinį. MIT mokslininkai teigia, kad jie sėkmingai sukonstravo tokias kuprines, užpildė jas magnetinėmis dalelėmis ir pririšo prie imuninių ląstelių paviršių, nesutrikdydami ląstelių gebėjimo sąveikauti su aplinka. Darbas aprašytas naujausiame numeryje Nano raidės .

Pasiruošę: Dvi imuninės ląstelės (pilkos spalvos) dėvi polimerines kuprines (žalias). Pritvirtintos kuprinės turi du sluoksnius: ląstelių sukibimo sluoksnį, kuris prisitvirtina prie ląstelės paviršiaus, ir naudingosios apkrovos sluoksnį, kuriame gabenamas tam tikras cheminis krovinys – šiuo atveju žalias fluorescencinis dažiklis. Tyrėjai tikisi, kad vieną dieną kuprinės gali būti pritaikytos tiekti vaistus ar vaizdo medžiagas į konkrečias kūno vietas.

Apskritai, tai labai reikšmingas darbas, sako Michaelas Sailoras , Kalifornijos universiteto San Diege chemijos ir biochemijos profesorius, kuris tyrime nedalyvavo. Yra daug galimų šios temos variantų, skirtų daugeliui skirtingų ligų. Manau, kad tai galėtų pradėti visiškai naują subdiscipliną.

Kuprinės pagamintos iš trijų plonų polimerinės plėvelės sluoksnių. Apatinis sluoksnis pritvirtina kuprinę prie paviršiaus statant ir kraunant. Vidurinis sluoksnis neša kuprinės krovinį. O viršutinis sluoksnis veikia kaip kabliukas, kuris užsifiksuoja ant ląstelės paviršiaus.

Susintetinus kuprines, tyrėjai pridėjo tirpalo, kuriame buvo gyvų imuninių ląstelių, kurias iškart sukabino viršutiniai kuprinių sluoksniai. Tada, sumažindami temperatūrą, jie paskatino apatinius polimero sluoksnius ištirpti, atlaisvindami kuprinę nešiojančias ląsteles nuo paviršiaus.

Šis procesas suteikia neįtikėtiną kuprinių krovinių universalumą, sako Michaelas Rubneris , MIT Medžiagų mokslo ir inžinerijos centro direktorius ir vyresnysis šio straipsnio autorius. Kadangi ląstelės pridedamos tik pačioje pabaigoje, kuprines statyti ir krauti naudojant toksiškas chemines medžiagas ir atšiaurias sąlygas nėra jokio pavojaus. Galite naudoti visą norimą atšiaurią chemiją, nes ląstelė nėra skirta nužudyti, sako Rubneris. Tik paskutiniame proceso etape ląstelė prisitvirtina prie paviršiaus, paima savo kuprinę ir ją nukelia.

Norėdami patikrinti, kaip tvirtai pritvirtintos kuprinės, mokslininkai užpildė jas magnetinėmis nanodalelėmis, įkėlė jas į imunines ląsteles ir padėjo ląsteles šalia magneto. Žvelgiant į mikroskopą, buvo galima pamatyti, kaip ląstelės migruoja link magneto, traukiamos kuprinėmis, kurios liko tvirtai pritvirtintos savo vietoje.

Paprastai dalelės, įtrauktos į ląstelės paviršių, yra internalizuojamos per kelias sekundes, sako Mauro Ferrari , Teksaso universiteto nanomedicinos skyriaus direktorius, kuris nedalyvavo darbe. Tai, kad šis daiktas ten išlieka ilgiau nei sekundes, yra nuostabus, sako jis.

Jūreivis perspėja, kad nors technologija yra daug žadanti, tikras iššūkis bus priversti ją veikti kūno viduje. Šiame etape nėra jokio būdo žinoti, kaip seksis kuprinę nešiojančioms ląstelėms, kai jos cirkuliuoja kraujyje. Jie gali praryti ar išmesti pakuotes arba apsigyventi ankštose erdvėse. Pradiniai tyrimai rodo, kad kuprinės nekelia jokio pavojaus imuninių ląstelių sveikatai, tačiau reikia daug daugiau padirbėti, kad sistema būtų išbandyta gyvo gyvūno viduje, sako Rubneris.

Pasiekę bandymų su gyvūnais tašką, mokslininkai planuoja pradėti kuprines apkrauti sekama medžiaga – galbūt magnetinėmis nanodalelėmis, kurias galima atvaizduoti MRT, arba galbūt fluorescencinėmis molekulėmis. Tai leis komandai nustatyti, kaip ląstelės migruoja ir ar jos pasiekia norimus tikslus.

Galiausiai Rubneris ir jo kolegos numato kuprines panaudoti gydymui, kuris atkuria paties organizmo imuninę sistemą, kad atakuotų ligotus ar vėžinius audinius. Pavyzdžiui, imuninės ląstelės gali būti pašalintos iš kraujotakos, aprūpintos kuprinėmis, suaktyvintos ir sugrąžintos į organizmą. Ten jie pristatydavo savo krovinį – ar tai būtų vaizdo gavimo agentas, ar chemoterapiniai vaistai – tiesiai į naviką, saugodami sveikus audinius nuo toksinio naudingo krovinio poveikio.

Iš pradžių tyrėjai tikėjosi, kad kiekviena kuprinė tolygiai prilips prie nešiklio ląstelės paviršiaus, panašiai kaip juostelė. Vietoj to, atrodė, kad pleistrai tvirtai prilipo vienoje vietoje, o likusieji kabėjo – tarsi tikros kuprinės, kuri tvirtinasi tik prie pečių, sako Rubneris. Šis netikėtas reiškinys iš tikrųjų gali būti naudingas, sako jis. Imuninės ląstelės turi išspausti siauras kūno angas; sugipsuota pakuotė gali padaryti ląstelės mažiau lanksčią, o kabantį paketą galima ištraukti.

Dažniausiai ląstelės ir kuprinės buvo sujungtos santykiu vienas su vienu. Tačiau kartais, esant tam tikroms sąlygoms, susidarė milžiniški agreguotų ląstelių ir kuprinių gumulėliai. Kadangi kuprinės nebuvo prigludusios prie ląstelių, daugiau nei viena ląstelė galėjo prisitvirtinti prie vieno pleistro arba daugiau nei vienas pleistras galėjo pritvirtinti prie ląstelės. Rubneris tikisi, kad jo komanda gali išmokti manipuliuoti šiuo procesu, galbūt tai bus audinių inžinerijos iš apačios į viršų pagrindas.

Tai naujas požiūris, sako Rubneris. Yra daug lankstumo, ką galite padaryti su juo, ir mes tikimės, kad lankstumas taps kažkuo, kas turės didelę vertę visuomenei.

Tačiau tai užtruks, priduria jis.

paslėpti