02.04.2015 | Медицина

Разлагаемые наноиглы помогли создать новые кровеносные сосуды

Исследователи из Имперского колледжа в Лондоне и Хьюстонского научно-исследовательского института разработали биоразлагаемые кремниевые наноиглы.

Они могут доставлять генетический материал, чтобы стимулировать рост кровеносных сосудов. Возможно, в будущем эти наноиглы будут также использованы для перепрограммирования живых клеток безопасным неинвазивным способом.

Учёные уже давно ищут эффективные способы стимуляции ангиогенеза – способности организма создавать новые кровеносные сосуды. Такие методики пригодились бы для улучшения состояния пациентов при пересадке органов и при некоторых заболеваниях, например, ишемии миокарда. Сегодня исследователи могут выращивать сосуды в лаборатории для дальнейшей трансплантации, а также стимулировать рост сосудов с помощью ультрафиолетового света.

Доктор Киро Чиаппини (Ciro Chiappini) воспользовался способом, в основе которого лежит доставка нуклеиновых кислот, строительных блоков всех живых организмов, в отдельные клетки путём их ведения через клеточную мембрану. Интересной особенностью этого метода является то, что он может быть использован не только для выращивания кровеносных сосудов (что уже само по себе большое достижение), но также, возможно, в один прекрасный день позволит генетически перепрограммировать клетки для выполнения каких-то конкретных функций.

Этот подход не является принципиально новым, однако предыдущие попытки не позволяли эффективно поставлять материал из-за токсичности используемых веществ. Команда во главе с доктором Чиаппини смогла справиться с подобного рода проблемами.

Теперь материал попытались доставить в клетки с помощью наноигл из биоразлагаемого кремния. Иглы имеют структуру с множеством пор, что позволяет им нести больший груз из нуклеиновых кислот (по сравнению с предшествующими прототипами). Острые концы наноигл могут легко проникать через мембрану клетки, чтобы доставить свой груз, при этом они не повреждают её. Кремний разлагается через пару дней, превращаясь в небольшое количество безвредных, нетоксичных отходов – ортокремниевую кислоту.

Исследователи протестировали свой метод, успешно доставив ДНК и малые интерферирующие РНК в клетки человека в лабораторных условиях. Затем наноиглы были использованы для доставки нуклеиновых кислот в мышци, расположенные на спинах лабораторных мышей. Как сообщается в пресс-релизе, это увеличило формирование кровеносных сосудов в шесть раз (за первую неделю). Причём в следующие две недели сосуды продолжали расти, не вызывая существенных побочных эффектов и воспалительных процессов.

"Возможно, в будущем мы сможем применять этот метод при лечении больших участков обгоревшей кожи. И в итоге пациент получит не шрам, а новую функциональную ткань, – считает Чиаппини. – Кроме того, хирурги смогут применять наноиглы для лечения поражённых областей и для содействия здоровой интеграции новых органов и имплантатов в организме. Конечно, пройдёт достаточно времени прежде, чем всё это станет реальностью, но наши первоначальные испытания кажутся весьма перспективными".

В данный момент исследователи ищут способы использования нуклеиновых кислот для перепрограммирования клеток. Если этого удастся достичь, это станет значимым прорывом в медицине. Такой подход позволит персонализировать лечение для каждого пациента и даст бесконечные возможности для диагностики и терапии.

Научная статья группы Чиаппини была опубликована в издании Nature Materials.

По публикациям UkrNet