Ученые разработали крошечные «наноиглы», которые успешно способствовали созданию частями тела новых кровеносных сосудов, что было показано в исследовании на мышах.

Прототип наноиглНа рисунке изображены человеческие клетки (зеленый цвет) на «наноиглах» (оранжевый цвет), которые вводят ДНК внутрь клеток (синий цвет). Снимок сделан исследователями, используя оптическую микроскопию.

Исследователи из Королевского Колледжа Лондона и Houston Methodist Research Institute в США надеются, что их техника использования «наноигл» может помочь поврежденным органам и нервам восстановить самим себя и поможет прижиться пересаженным органам.

«Наноиглы» работают, доставляя нуклеиновые кислоты в определенное место. Нуклеиновые кислоты являются строительным материалом всех живых организмов, поскольку они кодируют, передают и осуществляют экспрессию генетической информации. Ученые в настоящее время изучают способы использования нуклеиновых кислот для перепрограммирования клеток для выполнения различных функций.

«Наноиглы» являют собой очень тонкие полые структуры, которые действуют как губка, чтобы загрузить большее количество нуклеиновых кислот, нежели сплошные конструкции. Это делает их более эффективными. Они могут проникать в клетку через внешнюю мембрану и доставить нуклеиновые кислоты без повреждения клетки. «Наноиглы» сделаны из биодеградирующего силикона, что позволяет им оставаться в организме, не оказывая токсического влияния на него. Силикон распадается за примерно два дня, оставляя после себя ничтожное количество безвредной ортокремневой кислоты.

В исследовании, описанном в журнале NatureMaterials, команда ученых показала, что, используя «наноиглы», можно доставить нуклеиновые кислоты ДНК и РНК внутрь человеческой клетки.

Также они показали, что могут доставить нуклеиновые кислоты в клетки мышц спины у мышей. После семи дней было шестиразовое увеличение формирования новых кровеносных сосудов в мышцах спины у мышей, которое продолжалось в течение 14-ти дней. Эта техника не вызвала воспаления или других побочных эффектов.

Есть надежда, что в один прекрасный день ученые, используя «наноиглы», смогут способствовать созданию новых кровеносных сосудов у людей, чтобы обеспечить трансплантированные органы или будущие искусственные имплантаты необходимыми связями с окружающими тканями. Это позволит им правильно функционировать с минимальным риском отторжения.

«Это квантовый скачек в сравнении с существующими технологиями доставки генетического материала в клетки и ткани, — говорит Эннио Тасциотти, сопредседатель отделения наномедицины в Houston Methodist Research Institute и соавтор статьи.

– Получив прямой доступ к цитоплазме клеток, мы можем проводить генетическое перепрограммирование с очень высокой эффективностью. Это позволит нам персонализировать лечение для каждого пациента, даст нам огромные возможности в обследовании, диагностике и терапии. И все это благодаря тончайшим структурам, которые более чем в 1000 раз тоньше человеческого волоса».

Профессор Молли Стивенс, соавтор из отделения материалов и биоинженерии Королевского Колледжа Лондона, сказал: «Наше исследование находится пока еще на раннем этапе, но мы рады, что «наноиглы» успешно показали себя в этом эксперименте на мышах. Существует ряд препятствий, которые надо преодолеть; мы еще не испытали «наноиглы» у людей, но мы думаем, что они обладают огромным потенциалом, чтобы помочь организму восстановить себя самостоятельно».

Исследователи сейчас трудятся над разработкой гибкого материала, похожего на бинт, который сможет соединить в одно целое «наноиглы». Идея заключается в том, чтобы доставлять нуклеиновые кислоты необходимые для восстановления и перепрограммирования клеток в разных частях тела, внешних или внутренних.

Сиро Чиаппини, автор исследования из отделения материалов, добавил: «Если мы сможем использовать всю силу нуклеиновых кислот и заставим их выполнять конкретные задания, это даст нам путь восстановления утраченных функций органов. Возможно, в будущем врачи смогут применять гибкие бинты при лечении тяжелых ожогов кожи для перепрограммирования клеток, чтобы замещать повреждение функциональными тканями, а не рубцом. Кроме того, мы сможем увидеть хирургов, применяющих «наноиглы»при трансплантации для более здоровой интеграции донорских органов или имплантатов в организм реципиента. У нас впереди еще долгий путь, но первоначальный эксперимент оказался очень многообещающим».