Доцент Ратгерского Университета (Rutgers University, США ) Ки-Бам Ли (Ki-Bum Lee) разработал технологию, способную преодолеть одну из важнейших преград к полному задействованию терапевтического потенциала стволовых клеток.
Исследователи, занимающиеся регенерацией клеток и выращиванием новых тканей с целью лечения тяжелых заболеваний, таких как болезнь Паркинсона, болезни сердца и травмы спинного мозга, сталкиваются с множеством проблем. В частности, одной из главных преград на пути к применению технологии является отсутствие простого, эффективного и нетоксичного метода контроля дифференцировки стволовых клеток в специализированные клеточные линии. Ли и его коллеги из Ратгерского Университета и Университета Киото (Kyoto University, Япония) изобрели платформу NanoScript, способную стать прорывом в области экспрессии генов.
Экспрессия генов представляет собой способ реализации генетической информации для непосредственной сборки молекулы белка, являющегося неотъемлемой частью процесса развития ткани при терапии стволовыми клетками.
Стволовые клетки подают большие надежды, потенциально являясь способом лечения широкой направленности, и обладают возможностью формировать новые ткани в организме. Стволовые клетки многих тканей обладают почти безграничной возможностью деления и восполнения клеток, функционируя в качестве внутренней системы репарации.
Транскрипционные факторы являются основными регуляторами экспрессии генов и играют важнейшую роль в управлении дифференцировкой стволовых клеток. Несмотря на то, что некоторые исследователи уже пытались создать синтетические молекулы, выполняющие функции натуральных транскрипционных факторов, NanoScript является первым нано-транскрипционным фактором, способным взаимодействовать с эндогенной ДНК.
Результаты работы Ли опубликованы в журнале ACS Nano Американского Химического Общества (American Chemical Society). Исследование профинансировано грантом Национальных Институтов Здоровья (National Institutes of Health, NIH, США). Разработанный етод в скором времени будет запатентован.
«Мы стремились разработать надежную эффективную платформу на основе наночастиц, способную регулировать экспрессию генов и, в конечном счете, дифференцировку клеток, – говорит Ли, руководивший в Ратгерском Университете исследовательской группой, занимающейся разработкой и интеграцией нанотехнологии и химической биологии для управления сигнальными путями в опухолевых и стволовых клетках, – Платформа NanoScript обладает большим потенциалом, поскольку является функциональной репликой транскрипционных факторов, а также настраиваемой платформой для регуляции генов. Область биологии стволовых клеток владеет другим механизмом регуляции дифференцировки, в то время как область нанотехнологии впервые продемонстрировала возможность регуляции экспрессии генов на уровне транскрипции».
NanoScript был создан путем объединения функциональных пептидов и небольших молекул, называемых синтетическими транскрипционными факторами, мимикрирующими под отдельные домены натуральных транскрипционных факторов, с наночастицам золота.
«NanoScript располагается внутри ядра и инициирует транскрипцию репортерной плазмиды, усиливая ее до 30 раз, – говорит Сахишну Пател (Sahishnu Patel), выпускник Ратгерского Университета и соавтор статьи, – NanoScript может эффективно транскрибировать гены-мишени эндогенной ДНК подобно нановирусу».
По словам Ли, следующим шагом исследования станет поиск ответа на вопрос, что происходит с наночастицами золота после использования NanoScript, для проверки отсутствия токсических эффектов и длительности эффективности нано-системы.
«Благодаря уникальным регуляторным свойствам NanoScript мы уверены, что платформа будет не только служить в качестве востребованной альтернативы традиционным методам регуляции генов, но и использоваться напрямую в таких процессах, как дифференцировка стволовых клеток, противоопухолевая терапия и клеточное перепрограммирование. Наше исследование продолжит оценку долговременного применения технологии», – поясняет Ли.