Batohy pro buňky

Živé buňky nosící mikroskopické batohy – náplasti z nanostrukturních polymerů naložené chemickým nákladem – by jednoho dne mohly být schopny přenášet léky nebo zobrazovací látky do nemocné tkáně. Výzkumníci z MIT říkají, že úspěšně zkonstruovali takové batohy, naplnili je magnetickými částicemi a přivázali je k povrchu imunitních buněk, aniž by narušili schopnost buněk interagovat s jejich prostředím. Práce je popsána v nedávném vydání Nano dopisy .

Zařízeno: Dvě imunitní buňky (šedé) nosí polymerové batohy (zelené). Připojené batohy mají dvě vrstvy: vrstvu přilnavosti buněk, která se přichytí k povrchu buňky, a vrstvu užitečného zatížení, která nese nějaký chemický náklad – v tomto případě zelené fluorescenční barvivo. Výzkumníci doufají, že batohy mohou být jednoho dne přizpůsobeny tak, aby dodávaly léky nebo zobrazovací látky do konkrétních oblastí v těle.

Celkově je to velmi významný kus práce, říká Michael Sailor , profesor chemie a biochemie na Kalifornské univerzitě v San Diegu, který se na studii nepodílel. Existuje mnoho možných variací na toto téma pro řadu různých nemocí. Myslím, že by to mohlo začít úplně novou subdisciplínu.

Batohy jsou vyrobeny ze tří tenkých vrstev polymerové fólie. Spodní vrstva ukotvuje batoh k povrchu při stavbě a nakládání. Střední vrstva nese náklad batohu. A horní vrstva funguje jako háček, který se zachytí na povrchu buňky.

Jakmile syntetizovali batohy, vědci přidali roztok obsahující živé imunitní buňky, které byly okamžitě zachyceny horními vrstvami batohů. Potom snížením teploty spustili spodní vrstvy polymeru, aby se rozpustily a uvolnily buňky, které nosí batoh, z povrchu.

Tento proces umožňuje neuvěřitelnou všestrannost v nákladu batohů, říká Michael Rubner , ředitel Centra pro materiálové vědy a inženýrství MIT a hlavní autor článku. Vzhledem k tomu, že články nejsou přidávány až do úplného konce, nehrozí žádné nebezpečí použití toxických chemikálií a drsných podmínek ke stavbě a nakládání batohů. Můžete použít veškerou drsnou chemii, kterou chcete, protože buňka není od toho, aby byla zabita, říká Rubner. Teprve v posledním kroku procesu se buňka připojí k povrchu, popadne batoh a zvedne jej.

Aby vědci otestovali, jak pevně jsou batohy připevněny, naplnili je magnetickými nanočásticemi, naložili je na imunitní buňky a umístili je do blízkosti magnetu. Pod mikroskopem bylo vidět, jak buňky migrují směrem k magnetu – taženy jejich batohy, které zůstaly pevně ukotveny na místě.

Obvykle jsou částice začleněné do povrchu buňky internalizovány během několika sekund, říká Mauro Ferrari , ředitel divize nanomedicíny na Texaské univerzitě, který se na práci nepodílel. Skutečnost, že tato věc tam zůstává déle než několik sekund, je pozoruhodná, říká.

Sailor varuje, že ačkoli je technologie slibná, skutečným problémem bude přimět ji, aby fungovala uvnitř těla. V této fázi není možné zjistit, jak by se buňkám na zádech dařilo, když by cirkulovaly v krevním řečišti. Mohli by pohltit nebo shodit své batohy nebo se usadit v těsných prostorách. Počáteční studie naznačují, že batohy nepředstavují žádné nebezpečí pro zdraví imunitních buněk, ale než bude možné systém testovat na živém zvířeti, je zapotřebí mnohem více práce, říká Rubner.

Když dosáhnou bodu testování na zvířatech, vědci plánují začít tím, že do batohů naloží sledovatelnou látku – možná magnetické nanočástice, které lze zobrazit pomocí MRI, nebo možná fluorescenční molekuly. To týmu umožní určit, jak buňky migrují a zda dosáhnou požadovaných cílů.

Nakonec si Rubner a jeho kolegové představují využití batohů k terapiím, které přestaví vlastní imunitní systém těla k napadení nemocné nebo rakovinné tkáně. Například imunitní buňky by mohly být odstraněny z krevního řečiště, vybaveny batohy, aktivovány, aby mohly být doma v nádoru, a vráceny do těla. Tam by dopravili svůj náklad – ať už je to zobrazovací činidlo nebo chemoterapeutický lék – přímo do nádoru, čímž by ušetřili zdravé tkáně před vystavením toxické zátěži.

Výzkumníci původně očekávali, že každý batoh přilne rovnoměrně k povrchu své nosné buňky, podobně jako náplast. Místo toho se zdálo, že záplaty pevně drží na jednom místě a zbytek visí – něco jako skutečný batoh, který se ukotví pouze na ramenou, říká Rubner. Tento nečekaný jev by se mohl skutečně hodit, říká. Imunitní buňky se potřebují protlačit úzkými otvory v těle; nalepený obal může způsobit, že buňky budou méně ohebné, zatímco zavěšený obal by se dal protáhnout.

Z velké části se buňky a batohy zapojovaly v poměru jedna ku jedné. Občas se ale za určitých podmínek vytvořily obří shluky agregovaných buněk a batohů. Protože batohy neležely naplocho na buňkách, mohlo se na jednu náplast přichytit více než jedna náplast nebo se k buňce mohlo připojit více než jedna náplast. Rubner doufá, že se jeho tým může naučit manipulovat s tímto procesem, což možná poslouží jako základ pro tkáňové inženýrství zdola nahoru.

Toto je nový přístup, říká Rubner. V tom, co s tím můžete dělat, je velká flexibilita a my doufáme, že se flexibilita promění v něco, co bude mít pro společnost velkou hodnotu.

Ale to bude chvíli trvat, dodává.

skrýt