Новый микрочип ускорит производство дешевых и высокоэффективных наномашин для доставки генов.

Генная терапия имеет большие возможности для лечения заболеваний, а наночастицы считаются подходящим транспортным средством для эффективной и безопасной доставки генов к определенным типам клеток и тканей. Они могут заменить традиционные методы, использующие вирусы, и предложить альтернативную генную инженерию и/или терапевтическую стратегию.

Технологические возможности производства и исследования наночастиц ограничиваются синтетическими подходами – громоздкими и трудоёмкими. Зачастую они не соответствуют усложнившимся требованиям современной биологии, в том числе, качественной работы по доставке генов.

Чтобы решить эту проблему, исследователи Калифорнийского Университета в Лос-Анджелесе, работающие в Калифорнийском Институте наносистем и Институте молекулярной диагностики Крампа, придумали более быстрый способ изготовления высокоэффективных наномашин для доставки генов. Научно-исследовательская группа разработала надмолекулярный синтетический способ производства библиотеки наночастиц для доставки генов путем простого смешивания нескольких молекулярных составляющих и ДНК (не задействуя при этом сложный/многоступенчатый синтез). Чтобы упростить методику и найти оптимальный способ доставки, был спроектирован и изготовлен цифровой двухядерный микрореактор (микрочип) для производства и тестирования библиотеки искусственных вирусов.

В статье, размещенной в октябрьском номере журнала ACS Nano, исследователи кратко изложили результаты работы, представив доказательную базу нового метода биологических исследований, с помощью которых обычно измеряют влияние веществ на живой организм и используют при разработке новых лекарств.

Рис. 1. Изображение наночастиц авторов исследования.

Мы предполагаем, что разработанный нами метод можно адаптировать для производства транспортных средств на основе наночастиц, которые будут использоваться для доставки различных грузов, включая гены, короткие интерферирующие РНК, белки, лекарства, а также любые сочетания этих элементов», – сказал профессор Сиан-Ронг Зенг (Hsian-Rong Tseng), доцент молекулярной и медицинской фармакологии, член Калифорнийского Института наносистем и Института молекулярной диагностики Крампа.

Рис. 2. И вновь наночастицы.

В отличие от общепринятых методов, основанных на ручных операциях, разработанный в Калифорнийском университете микрочип задуман таким образом, чтобы избежать человеческих ошибок, ускорить обработку, увеличить воспроизводимость и добиться экономного использования образцов, – поясняет доктор Хао Ванг (Hao Wang), научный сотрудник исследовательской лаборатории доктора Зенга и основной автор статьи. – Метод позволяет автоматизировать разработку широкомасштабных библиотек, содержащих до 648 различных ДНК-содержащих наночастиц всего за 2,5 часа».

Оказавшись первопроходцами этого научного направления, ученые группы Зенга уже шесть лет изучают цифровую микрофлюидику (микрогидродинамику) для последовательных и параллельных химических реакций. Цифровая микрофлюидика представляет собой альтернативную технологию создания лабораторий-на-чипе, основанных на микроманипулировании изолированными каплями.

Сейчас исследовательская группа проверяет возможность использования этих транспортных наносредств для доставки генов, которые облегчат перепрограммирование клеток человека для производства индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, крайне важных для регенеративной медицины.

По материалам: