Американские ученые создали «нано-шприц» для ввода ДНК в клетки

Американские биологи создали устройство, которое позволяет вводить новую ДНК в любые клетки и бактерии, заставляя их расширить поры в их оболочке при помощи тока.

Сегодня ученые создают трансгенных животных и пытаются вылечить врожденные болезни, используя несколько относительно небезопасных способов ввода новой ДНК в клетки – или путем использования сверхтонких игл, при помощи которых «протыкается» яйцеклетка, или при помощи ретровирусов, чья «боевая» часть заменяется на полезный генетический код.

Подобные операции, как рассказывает Каллен Бьюи (Cullen Buie) из Массачусетского технологического института (США), могут привести к фатальным последствиям в результате банального повреждения оболочки клетки при неудачном вводе иглы, или в результате развития иммунологической реакции на вирус.

В последние годы, по словам Бьюи, у этих двух технологий появилась реальная альтернатива – ввод ДНК в клетку при помощи электрических полей и особых молекулярных «пушек», разгоняющих фрагменты генетического кода перед их вставкой в бактерию или яйцеклетку.

Электрохимические принципы этой технологии известны ученым еще с середины 80 годов прошлого века. В 1982 году немецкий биолог Эберхард Нойманн (Eberhard Neuman) выяснил, что при воздействии сильного электрического поля в клеточной мембране начинают появляться небольшие поры, способные пропускать чужеродные молекулы.

В 2011 году появилась одна из первых версий подобных «нано-шприцев», однако их использование раскрыло новую проблему – оказалось, что для успешного ввода ДНК необходимо индивидуально подбирать силу поля для каждого нового типа клетки. Бьюи и его коллеги нашли способ упростить и ускорить его, добавив в «наношприц» набор из белковых молекул, начинающих светиться в том случае, если они прикрепляются к ДНК.

Сам «шприц» представляет собой миниатюрный сужающийся канал, выточенный в полупроводниковой пластине при помощи электронного луча. Благодаря его форме, электрический потенциал в нем постепенно растет по мере сужения. Если по нему будет плыть бактерия, то по мере движения она будет испытывать все большие и большие электрические поля до того момента, когда ее поры не откроются и через них внутрь микроба не проникнут молекулы пигмента.

В качестве демонстрации работоспособности этой технологии ученые вставили ДНК в клетки одного из родичей туберкулезной палочки, что придало этим микробам способность сопротивляться одному из антибиотиков. Бактерии успешно «прочитали» новую ДНК и использовали ее для защиты себя от лекарства, что подтвердило, что данные «шприцы» работают на практике. Статья о работе ученых опубликована в журнале Scientific Reports, передает РИА Новости.

Исследователи рассчитывают, что «нано-шприцы» позволят сделать большие шаги в области фармакологии, регенеративной медицины, в лечении рака и в развитии генной терапии.

Следите за NEWS.am Medicine на Facebook и Twitter