ДНК в клетки доставили с помощью покрытой сахаром полимерной гранулы
Американские и Русские учёные, совместно разработали систему доставки генов в иммунные клетки - макрофаги.
Что-то подобное проводилось и ранее, но эффективность по итогам получалась невысокая. Решением к эффективности доставки стало предварительное покрытие гранул сахаром маннозой, в свою очередь, это позволило увеличить шанс доставки в 500 раз. Всё это значительно приближает нас к лечению раковых опухолей. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Macromolecular Bioscience.
Что такое Макрофаги?
Так называют одни из иммунных клеток, в нормальном состоянии они должны защищать организм от инфекций и рака. Однако если уже присутствует опухоль, она может «использовать» часть макрофагов и заставить их приобрести определенный фенотип, который, в свою очередь будет способствовать росту образования. Можно отправить к макрофагам определенные ДНК, чтобы преобразовать эти клетки обратно и, тем самым, ослабить опухоль.
Врачи всегда стремятся как можно более безопасно поместить ДНК в организм пациента. Существует множество методов, однако оптимальным считается использование вирусных частиц: они прилипают только к белкам на поверхности определенных клеток и, кроме того, не вызывают их гибель. Хотя вирусные доставщики не содержат собственного генетического материала и не могут размножаться в клетках, процесс их синтеза и сборки сложен и требует контроля на всех этапах производства, чтобы не допустить появления настоящих вирусов.
В своей работе исследователи из МГУ им. М. В. Ломоносова совместно с коллегами из Небрасского университета и Университета Северной Каролины смогли эффективно доставить ДНК в макрофаги с помощью положительно заряженных полимеров. Положительный заряд в этом случае нужен для связывания отрицательно заряженной ДНК. Из таких полимеров самопроизвольно собираются частицы, которые дальше можно модифицировать: добавить дополнительные связи внутри клубка и тем самым сделать его более прочным или покрыть частицу оболочкой.
Ученые сравнили способность доставлять генетический материал у частиц из двух разных полимеров, содержащих в составе аминокислотные мономеры из лизина или аспарагиновой кислоты. Они оценивали, как дополнительные сшивки и оболочка из сахара маннозы влияют на выживаемость макрофагов и способность частиц помещать гены в эти клетки.
В иммунные клетки доставили ДНК флуоресцентных белков, которая заставляла их светиться. Это помогло определить, удалось ли перенести в клетку нуклеиновые кислоты с помощью полимерных частиц: чем сильнее свечение культуры клеток, тем успешнее доставка.
Более эффективными оказались полимерные частицы с аспарагиновой кислотой, покрытые сахаром маннозой. В этом случае выживало 80% клеток, что выше, чем у некоторых популярных методов. Дело в том, что на поверхности макрофагов есть маннозные рецепторы, поэтому эффективность переноса нуклеиновых кислот у «сахарных» гранул оказалась в 500 раз выше, чем у полимеров без маннозной оболочки.
«Несмотря на успех наших опытов, эффективность доставки была немного меньше, чем для некоторых известных аналогов, предложенных для доставки ранее. Однако они не направлены специфически в иммунные клетки и не могут быть применены на людях из-за своей высокой токсичности. В отличие от таких подходов, наш метод подходит для человека», — подчеркнул руководитель проекта по гранту РНФ, член-корреспондент РАН и руководитель лаборатории химического дизайна бионаноматериалов химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова Александр Кабанов.