В Саратове создана альтернатива вирусам для генных модификаций

Российские биохимики создали особые наночастицы из золота, которые позволят в будущем отказаться от использования вирусов для проведения генных модификаций. Их описание и принципы работы были изложены в Journal of Biophotonics, сообщает РИА Новости.

"Мы предполагаем, что методы с применением подобных наночастиц могут быть альтернативой существующим методикам генной терапии, адресного внесения лекарственных препаратов, получения модифицированных культур клеток и других биомедицинских исследованиях", - заявил Тимофей Пылаев из Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН в Саратове.

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 методы "прямого" ввода ДНК в клетку, которые бы не приводили к ее гибели или повреждению.

Многие из этих методик, как отмечает Пылаев, опираются на различные наночастицы, способные или проникать внутрь клеток, или способствующие формированию временных отверстий, так называемых пор, на их поверхности. Несмотря на то, что многие из них оказались эффективнее вирусов, применять их на практике нельзя - они оказались токсичными для клеток или сами по себе, или же из-за того, что их поведение было крайне трудно контролировать.
Российские исследователи решили эту проблему, создав наночастицы необычной формы, похожие на миниатюрные трехмерные звезды, покрытые микроскопическими шипиками-"лучами". Если покрыть ими лист из пластика и облучить их при помощи лазера, то эти наноструктуры начнут вырабатывать особые коллективные электромагнитные колебания, влияющие на поведение соседних с ними клеток.
Эти импульсы заставят их сформировать временные поры и пропустить в себя те молекулы, которые присутствуют в питательной среде рядом с ними. Что самое важное, клетки в это время не контактируют с наночастицами, что исключает возможность их проникновения внутрь обрабатываемых тканей или культур микробов и массовой гибели их представителей.

Работу этой системы Пылаев и его команда проверили на культурах "бессмертных" раковых клеток человека, внутрь которых они ввели подобным образом флуоресцентную краску на базе йода, а также ген медузы, заставивший их светиться зеленым цветом.
Как показали эти опыты, свыше 95% клеток были успешно "заражены" и начали светиться, причем только 8% из них погибли при этой процедуре. Для сравнения, самый успешный и безопасный "конкурент" российских нано-звезд, германский полимерный препарат TurboFect, убивает около 25% заражаемых клеток.
Подобные наночастицы, по словам ученых, можно использовать не только для проведения генной терапии, но и для других целей, в том числе доставки опасных лекарств прямо в клетки тела человека или борьбы с раковыми опухолями.

Эксперименты саратовских биохимиков были поддержаны грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда (РНФ).