Разработана система межклеточного транспорта на основе вирусов

+7 926 604 54 63 address
 "Наношар" (слева) может содержать лекарственные вещества, которые будут доставлены в другие клетки после упаковки в мембранный пузырёк (справа).
"Наношар" (слева) может содержать лекарственные вещества, которые будут доставлены в другие клетки после упаковки в мембранный пузырёк (справа).

Учёные из Университета Юты (University of Utah) и Вашингтонского университета (University of Washington) разработали белковые «чертежи», которые позволят клеткам синтезировать вирусоподобные системы доставки, способные переносить определённые вещества из одной клетки в другую. Результаты исследования были опубликованы в онлайн-версии журнала Nature. Они могут помочь в создании способов доставки лекарств к конкретным типам клеток на основе механизмов, уже существующих в природе.

«Мы меняем своё отношение к вирусам. Если раньше они рассматривались только как причина болезней, то теперь вирусы вдохновляют нас на создание новых механизмов», — сказал один из ведущих авторов работы, Уэсли Сандквист (Wesley Sundquist), созаведующий отделением биохимии Медицинской школы Университета Юты (University of Utah School of Medicine).

В соавторстве с Нилом Кингом (Neil King), доцентом Института разработки белков Вашингтонского университета (Institute for Protein Design at the University of Washington), Уэсли Сандквист разработал набор белковых «инструкций», который запускает серию автономных событий на клеточном уровне. Подобным образом действуют вирусы, чтобы передать своё содержимое от одной клетки другой.

На основе белковых «чертежей», разработанных учёными, формируются самособирающиеся «наношары» в форме футбольного мяча. При помощи фрагментов генетического материала вирусов «наношары» упаковываются в клеточные мембраны и выводятся из клетки. Подобно шаттлам, доставляющим ресурсы с Земли на космические станции, крошечные капсулы отделяются от одной клетки и перемещаются к другой, где прикрепляются, высвобождая своё содержимое.

В ходе исследования «наношары» были наполнены содержимым, которое учёные использовали в качестве маячка для изучения перемещений частиц. Следующим шагом должна стать разработка «наношаров», содержащих лекарственные вещества или другие небольшие молекулы. Они будут собираться в определённых клетках, как на фабриках, и отправляться оттуда в другие. Такая биологическая система доставки, надеются учёные, будет лучше восприниматься организмом, чем наночастицы на основе синтетических материалов.

«Мы уже способны создавать белки, характеризующиеся точно заданной структурой. — Рассказывает Кинг. — Учитывая, насколько сложные и разнообразные функции могут выполнять белки естественного происхождения, остаётся только восхищаться перспективами, которые открываются перед нами».

Решение создать клеточную систему доставки на основе вирусных механизмов не было случайным. Вирусы известны способностью распространять своё патогенное содержимое по большому числу клеток. Десятилетия исследований, включая работы по изучению ВИЧ, помогли команде учёных под руководством Сандквиста понять, как вирусам удаётся достигать своей цели так эффективно.

Вирусы подсказали исследователям, что система доставки должна обладать тремя важными характеристиками: способностью захватывать мембраны, способностью собираться автономно и способностью покидать клетку. Ошибки в любой из этих составляющих приводили к нарушению работы системы в целом.

Система может претерпевать изменения, но эти «три кита» должны оставаться на своих местах. При этом учёные могут изменить форму «шаров» или тип мембран, их окружающих, что позволит применять созданную систему в различных целях.

В исследовании доказывается, что система доставки функционирует, но прежде чем начнётся её применение в медицине, нужно будет провести дополнительную работу. В частности, учёным предстоит выяснить, способны ли формируемые частицы перемещаться на большие расстояния внутри животного организма, и могут ли они доставлять лекарственные вещества в необходимых количествах.

Вирус табачной мозаики под микроскопом.
Электронная фотография вируса табачной мозаики.
Первым открытым вирусом стал вирус табачной мозаики. Он был обнаружен русским физиологом и микробиологом Д. И. Ивановским, когда препарат из заболевших растений табака был пропущен через фильтр, задерживающий бактерии, но сохранил свои патогенные свойства. Тогда у учёного возникла гипотеза, что табачная мозаика вызывается либо ядом, либо крошечными существами, которых невозможно разглядеть в световой микроскоп.

Однако первооткрывателем вируса табачной мозаики считается голландский микробиолог и ботаник М. Бейринк. Он же предложил использовать термин «вирус» (от лат. virus — яд). Первые электронные фотографии вируса табачной мозаики были сделаны в 1939 году.

.
Комментарии