Команда американских ученых создала нанозонд, который можно встроить в клеточную стенку, при этом ее не травмируя. Новая технология позволяет уловить электрические сигналы внутриклеточных процессов и ответ на терапию.
Подробное описание исследования, посвященного созданию так называемого «stealth» зонда («умный» зонд) инженерами Стэндфордского университета в Калифорнии, опубликовано в мартовском номере Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS. В своем интервью руководитель лаборатории и проекта профессор Ник Мелош так описал суть изобретения: «Зонд повторяет форму естественных отверстий в клеточной мембране. С определенными усовершенствованиями наша модель может стать способом доставки лекарства прямо внутрь пораженной клетки». Кроме того, исследователи предположили, что разработанный ими зонд может оказаться крайне полезным в сфере нейропротезирования, например, позволив мышцам человека управлять протезом руки или дав психиатрам и психотерапевтам возможность лечить депрессию имплантами, установленными в головной мозг.
Уникальное изобретение
«Разработанный нами зонд способен фиксировать все процессы, происходящие внутри клетки, в течение недели. Это первый прибор, способный регистрировать клеточные импульсы без нарушения целостности клеточной стенки. Все существовавшие до настоящего момента техники зондирования клетки травмировали ее стенку, и максимальная длительность регистрации клеточных процессов составляла несколько часов -- от момента введения зонда до гибели клетки», -- говорят авторы. Длина устройства составляет 600 нанометров. После внедрения в клеточную мембрану зонд настолько вписывается в ее естественную форму, что его уже невозможно отделить от клетки. Подобное свойство было получено благодаря использованию белка внутренней поверхности клеточной мембраны, в норме играющего роль «пропускника» для всех молекул, поступающих в клетку или выходящих из нее. Ученые создали синтетическую модель подобного белка и использовали ее в качестве основы структуры зонда.
Тонкая металлическая оболочка зонда позволяет фиксировать электрические сигналы внутри клетки. Ученые использовали три слоя металлов: тонкий золотой слой между двумя хромовыми прослойками -- в качестве имитации естественной структуры мембранных белков.
От теории к практике
Касательно применения новой разработки в медицине, профессор Мелош отметил, что она окажется очень полезной тем, кто занимается изучением клеток, активно взаимодействующих за счет электрических импульсов. Ярким примером являются нервные клетки -- нейроны, передающие импульсы по всей нервной системе: от головного мозга вниз к спинному, а затем к периферическим нервным волокнам. В итоге ученые во главе с профессором Мелошем хотят разработать на базе созданного ими зонда дополнительный доступ в клетку, через который можно было бы доставлять препараты, измерять электрическую активность и управлять внутриклеточными процессами. Проведенное исследование уже подтвердило, что нанозонд является перспективной платформой для разработки подобных устройств. Уже начато изучение работы зонда в культуре живых клеток человеческого организма, таких как эритроциты.
