Российские молекулярные биологи разработали новую технологию ввода в клетки генной терапии, изучив, как миниатюрные жировые капсулы взаимодействуют с нитями ДНК. Рецепт по сборке наношприца опубликован в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.

Ученые пытаются создать трансгенных животных и вылечить врожденные болезни, для чего применяют несколько довольно небезопасных способов ввода в клетки новой ДНК — либо при помощи сверхтонких игл, которыми протыкают яйцеклетку, либо за счет ретровирусов, чью «боевую» часть заменяют полезным генетическим кодом.

Такие операции могут привести к фатальным последствиям из-за банального повреждения оболочки клетки при неудачном вводе иглы или развития иммунологической реакции на вирус.

И то, и другое — не препятствие для опытов в лабораториях, но весьма затрудняет перенос результатов экспериментов в медицинскую практику. Поэтому биологи, инженеры и биотехнологи активно ищут методы прямого ввода ДНК, не приводящие к гибели или повреждению клетки.

Группа молекулярных биологов под руководством Олеси Колосковой из московского Института иммунологии ФМБА нашла решение этой проблемы, изучая липосомы — микроскопические шарики жидкости, окруженные броней из жировых молекул, которые постепенно распадаются при попадании в организм.

Как считают ученые, эти структуры можно использовать для доставки лекарств в определенные ткани и органы, для борьбы с раком и другими болезнями — за счет того, что некоторые типы липосом способны проникать внутрь клеток и распадаться уже там. Это позволяет их содержимому избегать внимания иммунных клеток и проникать во все «уголки» организма.

Колоскова и ее коллеги отмечают, что ученые давно пытаются приспособить липосомы для безопасного редактирования ДНК, однако первые попытки осуществить эту идею обнаружили странную проблему: эффективность работы липосом падала при повышении концентрации обрывков ДНК выше определенной отметки.

Эта аномалия мешала использовать липосомы в качестве своеобразных шприцов для ввода генной терапии. Российские ученые попытались справиться с проблемой, наблюдая, как взаимодействуют начинка и оболочка наночастиц и как они ведут себя внутри заражаемых клеток.

Для этого ученые ввели в липосомы и клетки набор светящихся молекул. Это позволило наблюдать за движением наночастиц и за тем, как жертвы взаимодействуют с их содержимым.

Как оказалось, молекулы РНК и ДНК соединялись со стенками липосом, когда их становилось слишком много, и эти связи не распадались после того, как наночастица разваливалась на части, а лизосомы (клеточные «уборщики») начинали воспринимать нити генетического кода как мусор и уничтожали их.

Все это говорит о том, что липосомы нельзя бездумно начинять ДНК — есть идеальное количество нитей, при котором их КПД будет максимальным. Как надеются авторы статьи, подготовленные ими рецепты по сборке наночастиц помогут быстрее проникнуть в научные лаборатории и медицинскую практику. Исследования проводились в рамках гранта Российского научного фонда в соответствии с Президентской программой исследовательских проектов.