Биологи создали искусственные клетки, которые способны химически коммуницировать с клетками млекопитающих, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Science Advances. Синтетические клетки производили нейротрофический фактор BDNF и способствовали дифференциации мышиных нейральных стволовых клеток в нейроны.

Этот фактор также взаимодействовал с модифицированными человеческими эмбриональными клетками почки. Исследователи показали, что искусственные клетки стабильны в физиологических условиях.

Для эффективного лечения многих болезней необходима адресная доставка веществ. Сейчас врачи используют для этого наночастицы, шарики из клеточной мембраны и даже модифицированные вирусы. Однако такие системы чаще всего не способны к саморегуляции и коммуникации с клетками организма. Новым способом доставки лекарств могут стать искусственные клетки — мембранные шарики с ДНК, порами и синтетическим аппаратом как у настоящей клетки.

Биологи из Университета Тренто под руководством О. Духана Топарлак (Ö. Duhan Toparlak) исследовали взаимодействие искусственных клеток с клетками человека и мыши, чтобы проверить их способность к химической коммуникации. Искусственные клетки содержали гены BDNF (нейротрофического фактора головного мозга) и PFO (белка-поры). PFO встраивался в мембрану искусственной клетки и пропускал наружу BDNF.

Нейральные стволовые клетки мыши инкубировали с синтетическими (их заменяли на свежие каждые 24 часа) в течение 19 дней. Процесс развития стволовых клеток оценивали при помощи нейронального маркера. Оказалось, что этот маркер накапливается в клетках почти также хорошо, как при обработке «чистым» синтезированным BDNF, и в несколько раз быстрее, чем при инкубации с искусственными клетками, которые не выделяли BDNF (p=0.0012).

Схема искуссвтенной клетки и ее взаимодействия с нейральными стволовыми клетками мыши. Белок PFO формирует поры, через которые выходит фактор BNDF, который провоцирует развитие стволовых клеток в нейроны. / Ö. Duhan Toparlak et al./ Science Advances, 2020

Ученые решили проверить, способны ли искусственные клетки к коммуникации с человеческими. Они модифицировали эмбриональные клетки почек человека таким образом, что при взаимодействии с BDNF они должны были активировать синтез флуоресцентного зеленого белка. Оказалось, что при инкубации с клетками, которые выделяли BDNF, свечение было сильнее (p = 0,0144), чем с теми, что не выделяли этого фактора.

Искусственные клетки также инкубировали в физиологических условиях: 30–37 градусов Цельсия, при соответствующих концентрации калия и натрия и в присутствии человеческих клеток. Всего 15 процентов искусственных клеток разрушились после недели инкубации.

Так биологи показали, что искусственные клетки способны к химической коммуникации с клетками млекопитающих и стабильны в физиологических условиях. Ученые считают, что искусственные клетки могут стать новым средством доставки химических веществ для терапии.