12.04.2021
РНФ
1 414

Покрытая сахаром полимерная гранула в 500 раз эффективнее доставила ДНК в клетку

4.7

Российские и американские ученые разработали инновационную невирусную систему доставки ДНК в клеточные культуры иммунных клеток. Ранее уже были попытки использовать гранулы ДНК с положительно заряженным полимером, однако у такого метода была низкая эффективность. В своей работе ученые дополнительно покрыли гранулы сахаром маннозой и увеличили эффективность доставки в 500 раз. Разработка поможет лечить раковые опухоли.

Покрытая сахаром полимерная гранула в 500 раз эффективнее доставила ДНК в клетку / ©Getty images

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Macromolecular Bioscience. Генная инженерия все больше входит в повседневную жизнь каждого человека: модификации генов используют для повышения урожайности и устойчивости растений к патогенам, а также для получения новых штаммов бактерий и грибов, которые могут синтезировать практически любые вещества, начиная от топлива и заканчивая антибиотиками. Кроме того, такой подход может помочь лечить болезни человека и животных, например, возвращать способность видеть при потере зрения.

Для медицинских целей необходимо сделать доставку ДНК в целевую клетку как можно более безопасной. Существует множество методов, однако наиболее оптимальным считается использование вирусных частиц: они прилипают только к белкам на поверхности определенных клеток и, кроме того, не вызывают их гибель. Хотя вирусные доставщики не содержат собственного генетического материала и не могут размножаться в клетках, процесс их синтеза и сборки сложен и требует контроля на всех этапах производства, чтобы не допустить появления настоящих вирусов.

Невирусные доставщики ДНК тоже можно улучшить таким образом, чтобы генетический материал поступал только в конкретные клетки организма, например в макрофаги. Макрофаги одни из иммунных клеток в норме должны защищать организм от инфекций и рака. Однако если уже есть опухоль, она может «завербовать» часть макрофагов для своей защиты от остального иммунитета.

Методы генной инженерии могут помочь уничтожить таких клеточных «предателей» или рекрутировать их назад, тем самым ослабив опухоль. В своей работе исследователи из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, Небрасского университета (Омаха) и Университета Северной Каролины (Чапел-Хилл) эффективно доставили ДНК в клетки с помощью положительно заряженных полимеров.

Положительный заряд в этом случае нужен для связывания отрицательно заряженной ДНК. Из таких полимеров самопроизвольно собираются частицы, которые дальше можно модифицировать: добавить дополнительные связи внутри клубка и тем самым сделать его более прочным или покрыть частицу оболочкой. Ученые определили способность доставлять генетический материал у частиц из двух разных полимеров, содержащих в составе аминокислотные мономеры из лизина или аспарагиновой кислоты. Они оценивали, как дополнительные сшивки и оболочка из сахара маннозы влияют на выживаемость макрофагов и способность частиц помещать генетический материал в эти клетки.

В клетку доставляли ДНК флуоресцентных белков, которая способна заставить клетку светиться. Это помогло определить, удалось ли перенести в клетку нуклеиновые кислоты с помощью полимерных частиц: чем сильнее свечение культуры клеток, тем успешнее доставка. Оказалось, что среди всех исследуемых вариантов наиболее эффективны полимерные частицы с аспарагиновой кислотой, покрытые маннозой и без внутренних сшивок. В этом случае выживает 80 процентов клеток, что выше, чем у некоторых популярных методов. Например, при бомбардировке клеток золотыми частицами с ДНК выживает лишь половина. Более того, эффективность переноса нуклеиновых кислот у таких частиц в 500 раз больше показателя для клубков полимера без маннозной оболочки.

«Несмотря на успех наших опытов, эффективность доставки была немного меньше, чем для некоторых известных аналогов, предложенных для доставки ранее. Однако они не направлены специфически в иммунные клетки и не могут быть применены на людях из-за своей высокой токсичности. В отличие от таких подходов, наш метод подходит для человека», комментирует руководитель проекта по гранту РНФ Александр Кабанов, член-корреспондент РАН, доктор химических наук, руководитель лаборатории химического дизайна бионаноматериалов химического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
РНФ осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.
Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

8 часов назад
Илья Ведмеденко

В конце 2021 года российским ВКС передали два новых Су-57. О поставке первого серийного истребителя пятого поколения сообщили в 2020-м.

Вчера, 18:45
Александра Медведева

Снимки телескопа Hubble показали, что черная дыра в центре карликовой галактики Henize 2-10 создает звезды вместо того, чтобы их разрушать. Открытие может стать ключом к пониманию происхождения сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной.

Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

17 января
Сергей Васильев

Новые измерения свойств минерала из глубоких слоев мантии показали, что ядро планеты теряет тепло в полтора раза активнее, чем полагали до сих пор.

17 января
Илья Ведмеденко

Перспективный российский многоцелевой самолет «Байкал» оторвался от земли. Первый полноценный полет машина должна выполнить до конца января.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: