Нанокапсулы с химическим грузом проникли в ядро живой клетки

Биологи разработали и успешно испытали систему, транспортирующую нужные вещества в ядро клетки. Учёные планируют использовать подобные схемы для адресной доставки лекарств.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале PNAS.

Ядро клетки защищает её ДНК от бурных химических процессов, протекающих в цитоплазме. Далеко не всякое вещество может попасть в эту цитадель нашей наследственной информации.

Мембрана (стенка) ядра имеет систему входов и выходов, которые называются ядерными порами. Это название не должно вводить в заблуждение: в данном случае поры — это не отверстия в буквальном смысле слова.

Ядерная пора — это комплекс белковых молекул, который транспортирует нужные вещества в ядро и обратно. Чтобы попасть в святая святых, молекула или частица должна иметь специальную химическую метку. Тела, не имеющие такого "пропуска с печатью", не проходят сквозь поры. Исключение составляют только очень маленькие объекты (менее пяти нанометров), которые "охрана" просто не в силах уловить.

Некоторые вирусы в процессе эволюции научились обманывать эту систему контроля, имитируя химический "входной билет". Этим же трюком пользуются учёные, создавая наноразмерные объекты, проникающие в ядро.

Разные научные группы экспериментировали с наночастицами золота, оксида кремния и других веществ. Такая наночастица похожа на примитивное пушечное ядро: просто сплошной кусок металла или другого материала.

В этот раз исследователи поставили себе более сложную задачу: создать капсулы, хранящие внутри нужное вещество и выпускающие его по прибытии на место. Продолжая артиллерийскую аналогию, можно сравнить их с современными снарядами: под тонкой оболочкой скрывается заряд, только не взрывчатки, а лекарства.

Оболочка капсул состояла из биосовместимых полимеров, на которые были нанесены химические метки, пропускающие их в ядро. В связи с этим авторы называют их полимерсомами (от греческого "сома" — тело).

"Эти полимерсомы размером около 60 нанометров заключены в гибкую полимерную оболочку, имитирующую природные мембраны", — рассказывает соавтор статьи Корнелия Паливан (Cornelia Palivan) из Базельского университета.

Учёный отмечает, что полимерные оболочки более устойчивы и функциональны, чем липидные, которыми окружены в клетке небольшие органеллы — везикулы.

В качестве химической начинки гранул использовались различные красители. В будущем их место должны занять лекарства.

Биологи испытали своё детище на культуре клеток HeLa. Напомним, что это линия человеческих раковых клеток, начавшаяся в 1951 году с одной клетки, взятой у пациента. Раковые эукариотические клетки, в отличие от обычных, не имеют ограничения на число делений: сколь угодно далёкий "потомок" такой клетки может разделиться вновь. Поэтому HeLa уже семь десятилетий служат экспериментальным материалом для самых разных исследований, в которых требуются человеческие клетки.

Эксперименты показали, что красители, заключённые в капсулы, действительно накапливались в ядре клетки. Учёные подтвердили это с помощью нескольких методов микроскопии.

Исследователи запустили также партию капсул, не имеющих химического "пропуска". Заряженные в них вещества в ядро не попали. Это доказывает, что система работает именно так, как предполагали разработчики.