Команда исследователей Медицинской школы Университета Индианы представила наночип, который может перепрограммировать живые клетки кожи в организме, превращая их в новые кровеносные сосуды или нервные волокна.
Одним из наиболее важных медицинских достижений последних двух десятилетий стала технология, позволяющая превращать специализированные взрослые клетки в неспециализированные стволовые клетки, которые обычно встречаются только в эмбриональной ткани. Затем эти стволовые клетки их можно превратить во что угодно - от клеток кожи или костей до новых полнофункциональных органов. Важно, что эти органы будут полностью совместимы с пациентом, у которого были взяты первоначальные клетки.
Звучит очень круто, но у технологии есть свои недостатки. Она стоит дорого, требует сложных лабораторных процедур и, вдобавок ко всему, может повышать риск возникновения раковых клеток. Именно поэтому ученые попытались упростить процесс, удалив из него лишние шаги и сделав его более безопасным.
Как это работает?
Идея состоит в том, чтобы отказаться от лабораторного преобразования клеток и превратить само человеческое тело в своеобразного “программиста клеток”. Для этого используется технология, называемая нанотрансфекцией.
Ученые используют кремниевый наночип, включающий каналы, заканчивающиеся матрицей микроигл. Поверх чипа располагается прямоугольный контейнер, в котором хранятся специфические гены. Под воздействием сфокусированного электрического заряда, эти гены вводятся на желаемую глубину в живую ткань и изменяют клетки необходимым образом.
По сути, фрагмент тела человека с установленным чипом превращается в небольшой биореактор, который перепрограммирует существующие клетки, чтобы они превратились в другие типы клеток, вроде кровеносных сосудов или нервного волокна. Эти клетки и ткани могут восстанавливать повреждения как локально, так и в других частях тела, в том числе в мозге.
«Этот небольшой кремниевый чип позволяет использовать нанотехнологии, которые могут изменить функцию частей живого тела. Например, если чьи-то кровеносные сосуды были повреждены в аварии, и нужно восстановить кровоснабжение, мы не можем полагаться на ранее существовавший кровеносный сосуд, потому что он разрушен, но можем преобразовать ткани кожи в кровеносные сосуды и спасти конечность», - говорит Сен, директор Центра регенеративной медицины и инженерии Индианы.
Технология разрабатывалась более пяти лет. Теперь ученые хотят вывести ее за пределы лаборатории и сделать так, чтобы их наночипы можно было использовать в клинических условиях для лечения реальных пациентов. Ожидается, что испытания технологии на людях начнутся уже в следующем году.
Исследование опубликовано в журнале Nature Protocols.
