Биологи научились дистанционно управлять генами

Учёные из университета Рокфеллера (Rockefeller University) создали своеобразный пульт дистанционного управления генами. Исследователи продемонстрировали, как наночастицы, нагреваемые радиоволнами, запускают выработку инсулина у мышей.

Ранее медицинское применение наночастиц ограничивалось доставкой разнообразных лекарств в клетки тела и биосенсорами. Теперь же генетики совместили нанотехнологии и биотехнологии и научились удалённо регулировать производство нужных белков в клетках организма.

Джеффри Фридман (Jeffrey Friedman) и его коллеги вырастили под кожей мышей опухоли. На поверхности клеток опухоли расположены ионные каналы, чувствительные к температуре. При нагревании до 42 ºC каналы запускают в клетки ионы кальция, который в свою очередь стимулируют работу гена, ответственного за выработку инсулина.

Учёные поместили в опухолевые клетки наночастицы оксида железа, покрытые антителами, которые способны закрепляться на термочувствительных каналах. Известно, что наночастицы нагреваются под действием низкочастотных радиоволн.

Чтобы создать их, учёные использовали "пульт дистанционного управления" — миниатюрный магнитно-резонансный томограф. Он создаёт необходимое магнитное поле. В результате наночастицы нагреваются, стимулируют работу канала и способствуют выработке клеткой инсулина.

В ходе опытов уже через 30 минут воздействия радиоволн уровень инсулина в крови мышей вырастал, а уровень сахара падал. В контрольном эксперименте учёные показали, что радиоволны нагревают только те клетки, где есть наночастицы. При этом внешнее воздействие не убивает клетки и не затрагивает соседние немодифицированные.

Фридман подчёркивает, что его команда не ставила себе целью разработать очередной метод борьбы с сахарным диабетом. Просто уровень инсулина и сахара в крови – это удобная модель, которая как нельзя лучше подходит для проверки эффективности работы необычного пульта дистанционного управления. Однако новая система может быть смоделирована для производства других белков для лечения разнообразных заболеваний.

Исследователи считают, что магнитное поле – отличный способ передачи достаточной энергии без причинения вреда. Впрочем, необходимы дополнительные исследования, для того чтобы полностью охарактеризовать процесс и выяснить, как наночастицы будут поглощать, сохранять и распространять тепло.

"Уже в краткосрочной перспективе результаты нашего исследования приведут к созданию более совершенных инструментов для манипулирования клетками извне", — сообщает Фридман.

Настоящий метод Джеффри и его команды не годится для практического использования в клиниках, поскольку нельзя искусственно выращивать опухоль в организме человека, пишет Nature. По этой причине одна из главных задач для учёных на сегодня — найти альтернативные методы доставки наночастиц в организм.