211service.com
Ląstelių elgesio valdymas magnetais
Pirmą kartą mokslininkai pademonstravo būdą, kaip kontroliuoti ląstelių funkcijas fiziniu, o ne cheminiu signalu. Naudodami magnetinį lauką, kad sutrauktų mažyčius karoliukus, nukreiptus į tam tikrus ląstelių receptorius, Harvardo mokslininkai privertė ląsteles pasisavinti kalcį, tada sustoti, tada vėl jį pasisavinti. Jų darbas yra pirmasis, įrodantis, kad toks ląstelių kontrolės lygis yra įmanomas. Jei šis metodas gali būti naudojamas su daugeliu ląstelių tipų ir ląstelių funkcijų, tai gali sukelti visiškai naują terapijos klasę, kuri priklauso nuo pačių ląstelių, gaminančių ir išleidžiant vaistus.
Ląstelės jungiklis: Imuninės ląstelės, padengtos nanodalelėmis, pasisavina kalcį esant magnetiniam laukui. Kiekvienos nanodalelės skersmuo yra maždaug 30 nanometrų. Šiame paveikslėlyje geltonos ląstelės pasisavina kalcį, reaguodamos į lokalizuotą magnetinį lauką. Ląstelės, esančios toliau nuo lauko, rodomos purpurine spalva ir neįsisavina kalcio.
Tyrimas, kuris pasirodė žurnale Gamtos nanotechnologijos , vadovavo Donaldas Ingberis , Harvardo medicinos mokyklos patologijos profesorius ir jos pirmininkas Harvardo biologiškai įkvėptos inžinerijos institutas . Ingberio grupė pademonstravo savo biomagnetinės kontrolės metodą, naudodama tam tikro tipo imuninės sistemos ląsteles, kurios tarpininkauja alerginėms reakcijoms. Tikslinės nanodalelės su geležies oksido šerdimis buvo naudojamos antigenams imituoti in vitro. Kiekvienas iš jų yra prijungtas prie molekulės, kuri savo ruožtu gali prisijungti prie vieno imuninės ląstelės receptoriaus. Kai Ingberis ląsteles, surištas su šiomis dalelėmis, veikia silpname magnetiniame lauke, nanodalelės tampa magnetinės ir susitraukia, sutraukdamos prijungtus ląstelių receptorius į grupes. Dėl to ląstelės pasisavina kalcį. (Kūne tai inicijuotų įvykių grandinę, kuri paskatintų ląsteles išleisti histaminą.) Išjungus magnetinį lauką, dalelės nebetraukia viena kitos, receptoriai atsiskiria ir kalcio antplūdis sustoja. .
Tai ne chemija; tokius receptorius suaktyvina artumas, sako Ingberis.
Šis metodas gali turėti platų poveikį, nes daugelis svarbių ląstelių receptorių yra aktyvuojami panašiai ir gali būti kontroliuojami naudojant Ingberio metodą.
Pastaraisiais metais buvo suvokta, kad fiziniai įvykiai, ne tik cheminiai įvykiai, yra svarbūs ląstelių funkcijai, sako Shu Chien , bioinžinierius Kalifornijos universitete, San Diege. Mokslininkai ištyrė fizinių jėgų poveikį ląstelėms, pavyzdžiui, suspaudę jas tarp plokštelių arba traukdami zondus per jų paviršių. Tačiau nė vienas iš šių metodų neveikia taip gerai, kaip Ingberio magnetiniai karoliukai, kurie veikia atskiras biomolekules.
Iki šiol tokio masto [ląstelės] nebuvo labai kontroliuojamos, sako Laris Nagahara , Nacionalinio vėžio instituto Nacionalinio vėžio nanotechnologijų aljanso projekto vadovas ir Arizonos valstijos universiteto fizikos profesorius.
Daugelis vaistų – nuo priešvėžinių antikūnų iki hormonų – veikia aktyvindami ląstelių receptorius. Tačiau kai hormonas patenka į kraują, jo negalima nei įjungti, nei išjungti. Tai rodo, kad galite įjungti ir išjungti signalą ir kad galite tai padaryti akimirksniu, sako Kristupas Čenas , Pensilvanijos universiteto bioinžinierius. Tai yra kažkas, ką sunku padaryti, pavyzdžiui, su antikūnu.
Ingberis turi daug idėjų apie įrenginius, kurie galėtų integruoti jo korinio valdymo metodą. Magnetiniai širdies stimuliatoriai gali naudoti ląsteles, o ne elektrodus, kad siųstų elektros impulsus į širdį. Implantuojamų vaistų gamyklose gali būti daug ląstelių grupių, kurių kiekviena sukuria skirtingą vaistą, kai aktyvuojama magnetiniu signalu. Dėl biomagnetinio valdymo gali atsirasti kompiuterių, kurie gali pasinaudoti ląstelių apdorojimo galia. Ląstelės atlieka sudėtingus dalykus, pavyzdžiui, vaizdo apdorojimą, daug geriau nei kompiuteriai, sako Ingber. Ingberis, kuris pradėjo projektą reaguodamas į Gynybos pažangių tyrimų projektų agentūros kvietimą dėl naujų ląstelių ir mašinų sąsajų, pripažįsta, kad jo darbas yra ankstyvoje stadijoje. Tačiau po penkiasdešimties metų jis tikisi, kad bus įrenginių, kurie sklandžiai susijungs tarp gyvų ląstelių ir mašinų.
Kiti tyrinėtojai sutinka. „Ingber“ biomagnetinis valdymas gali būti naujas žmogaus ir mašinos sąsajų mechanizmas, sako UC San Diego Chien. Tačiau prieš kuriant tokias sąsajas, teigia Pensilvanijos universiteto inžinierius Chenas, mokslininkai turi daug daugiau sužinoti apie ląsteles.
Tarkime, kad luste yra ląstelių ir žinome, kokį elgesį norime sukelti, pvz., kad kamieninė ląstelė patektų į žaizdos vietą ir pradėtų taisyti, sako Chen. Mes nežinome, kokie signaliniai įvykiai turi įvykti, kad ląstelė būtų tinkamoje būsenoje, kad ji imtųsi norimų veiksmų.
Per trumpą laiką Chenas teigia, kad Ingberio metodas galėtų padėti biologams įgyti svarbių žinių apie ląstelių signalizaciją, pavyzdžiui, kaip ląstelė šiuos signalus apdoroja chemiškai ir fiziškai ir kaip jie lemia tam tikrus rezultatus – nuo kalcio įsisavinimo iki genų ekspresijos pokyčių. . Tai yra įrankis, leidžiantis pakoreguoti ląstelę ir pamatyti, kas atsitiks, sako Chen.