Команда американских ученых провела успешные испытания наночипа, способного восстанавливать клетки сосудистых тканей. Созданная ими технология может репрограммировать клетки кожи, превращая их в клетки других тканей. Протестировав наночип на мышах, ученые восстановили нарушенные функции кровообращения в конечностях в 98 процентах случаев. Статья, посвященная работе, опубликована в журнале Nature Nanotechnology.

Обычно биологические нанотехнологии связаны с доставкой материала в клетки с помощью вирусных частиц, а это, в свою очередь, связано с рядом сложностей, в том числе, механических и пространственных. В данном случае ученые пользуются электрическими импульсами, которые позволяют поставлять материал в клетки напрямую. Это называется электропорация (электроимунное открытие клеточных пор). В результате в клетки с открытыми порами можно доставить молекулы, которые позволяют изменить регуляцию работы генов и «превратить» эти клетки в другие клетки.

Gallego-Perez et al. / Nature Nanotechnology 2017

Некоторые современные методы регенерации тканей уже показали эффективность in vitro: репрограммирование клеток происходит в пробирке, после чего получившуюся структуру пересаживают в живой организм, где она должна прижиться и начинать выполнять нужные функции. Разработка технологий, позволяющих репрограммировать клетки живых тканей in vivo, все еще находится в стадии зарождения.

Авторы новой работы представили технологию тканевой нанотрансфекции (tissue nano-transfection, коротко TNT) – репрограммирование клеток кожи и их последующее введение в отмершие ткани с целью восстановления их функций. Технология работает посредством наночипа, прикрепляемого к коже: с помощью одного электрического импульса чип изменяет структуру таргетируемых клеток, после чего они начинают выполнять функции клеток других тканей. Такая технология неинвазивна (работает без прямого введения в тело и действует на его поверхности) и не требует специальных подготовительных процедур.

Ученые протестировали наночип на лабораторных мышах, которым перерезали бедренную артерию. Имплантация наночипа позволила остановить процесс дегенерации тканей из-за нарушения кровотока и восстановить кровеносные сосуды. Иммунофлуоресцентный анализ конечностей подопытных мышей показал частичное восстановление бедренной артерии уже через неделю после процедуры, причем результаты показывают успешное восстановление артерии у 98 процентов подопытных особей.

Лазерная спекл-визуализация кровотока в бедренной артерии мышей из контрольной группы (сверху) и после применения наночипа (снизу). Изображения нарушенных конечностей мышей через две недели после применения наночипа (справа — изображение мыши из контрольной группы). Gallego-Perez et al. / Nature Nanotechnology 2017

Несмотря на то, что развитие такой технологии еще далеко от клинических испытаний на людях, ученые уверены, что их наночип, ввиду своего простого алгоритма оперирования, – огромное достижение в области регенерации тканей живых организмов.

О том, как ученым удалось восстановить нейроны сетчатки глаза лабораторных мышей, вы можете прочитать в нашей заметке.

Автор: Елизавета Ивтушок