Группа исследователей из Базельского университета (University of Basel, Швейцария) под руководством профессора Корнелии Паливан (Cornelia Palivan) впервые интегрировала искусственные органоиды в клетки живых эмбрионов рыбок данио рерио.
Например, имплантаты можно заполнить лекарственным препаратом в неактивной форме и ферментом. При определенных состояниях окружающей среды эти два компонента будут взаимодействовать, и препарат начнет высвобождаться «по требованию». Такая прицельная терапия позволит снизить дозировку и, как следствие, уменьшит выраженность нежелательных побочных эффектов.
Искусственные органоиды внутри макрофагов эмбрионов данио. Флюоресценция возникает при реакции между перекисью водорода, которая проникает в имплантат, и пероксидазой, содержащейся внутри него. Таким образом исследователи доказали успешное функционирование искусственных органоидов после имплантации в живую клетку. Источник: University of Basel.
Искусственные органоиды представляют собой микрокапсулы, которые сами организуются в растворе полимера, и могут содержать любые молекулы, в том числе ферменты. Представленные в статье органоиды содержали пероксидазу, которая активировалась при проникновении внутрь определенных молекул.
Для регулирования проникновения различных молекул внутрь искусственного органоида разработчики включили в клеточную стенку химически измененные натуральные белки, которые функционировали как входные ворота и «открывались» при определенной концентрации антиоксиданта глутатиона в клетке.
При низком уровне глутатиона вход внутрь имплантата «закрыт». При достижении концентрации глутатиона определенного значения, доступ открывался, вещества извне могли беспрепятственно проходить внутрь искусственного органоида. Далее запускалась реакция с пероксидазой, и продукт взаимодействия высвобождался в клетку. Рисунок из статьи в Nature Communications.
Для изучения клеточных имплантатов в условиях живого организма их, предварительно пометив флюоресцином, интегрировали в эмбрионы рыбок данио рерио – их прозрачные тела идеально подходят для отслеживания состояния клеток под микроскопом.
После введения искусственных органоидов их «проглатывали» макрофаги. Так, они естественным путем попадали внутрь клеток. Исследователи продемонстрировали активацию фермента пероксидазы, содержащейся внутри органоидов, в ответ на проникновение через белковые ворота перекиси водорода, произведенной макрофагами.
Исследователи смогли сделать настоящий прорыв: изученные ранее в лабораторных условиях искусственные органоиды впервые были имплантированы внутрь живой клетки. Они показали in vivo, что оболочка способна избирательно пропускать определенные молекулы внутрь имплантата. Потенциал этой работы сложно переоценить: она даст толчок для разработки новых методов белковой терапии самых разных заболеваний.
Статья T. Einfalt et al. Biomimetic artificial organelles with in vitro and in vivo activity triggered by reduction in microenvironment опубликована в журнале Nature Communications.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of Basel: Tiny implants for cells are functional in vivo.
