Способность создавать искусственные клетки открывает перед человеком бездну новых возможностей. Такие клетки могут быть использованы как для создания биологического оружия нового поколения, так и в медицинских целях, и даже для модификации живого организма. Рак, СПИД и прочие аутоиммунные заболевания можно будет победить, заменив больные клетки здоровыми.
Ученые создали искусственные клетки для борьбы с раком: революция в онкологии
Биоинженеры UCLA разработали искусственные аналоги Т-клеток, помогающих иммунной системе человека бороться с канцерогенами и инфекцией. Синтезированные клетки практически неотличимы от настоящих и обладают всеми свойствами оригинала.
Искусственная иммунная система
Группа исследователей во главе с доктором Алирезой Мошавериния (Alireza Moshaverinia), доцентом кафедры стоматологии, опубликовала в журнале Advanced Materials новую работу, посвященную искусственным клеткам. «Сложная структура клеток и их многофункциональный характер ранее затрудняли лабораторный синтез. Теперь же мы можем использовать синтетические Т-лимфоциты для более эффективной терапии, а также для исследования поведения иммунных клеток».
Т-клетки, сформировавшиеся естественным путем, очень сложно использовать в медицинских целях: они требуют деликатного подхода и, будучи извлеченными из живого организма, смогут прожить всего несколько дней. Ученые же создали новый класс Т-клеток, способных формировать иммунную систему хозяина путем активного взаимодействия с прочими иммунными клетками непосредственно через контакт или активацию сигналов, высвобождающих гистамины (агенты воспалительных реакций) или стимуляторы. Об этом рассказал Муххамед Махди Хасан-Садрабади (Mohammad Mahdi Hasani-Sadrabadi), ассистент проекта. «Мы рассматриваем их как еще один способ борьбы с раковыми клетками и канцерогенами».
Fatemeh Majedi
Искусственные Т-клетки пластичны и могут деформироваться для того, чтобы проходить сквозь узкие каналы мембран
Т-клетки играют в иммунной системе человека ключевую роль. Они активируются при попадании в организм и, поскольку им приходится проходить сквозь узкие капилляры и поры в мембранах, они также способны деформироваться и сжиматься до 1\4 своего размера. До недавнего времени биоинженеры не могли имитировать столь сложное поведение клеток, пока исследователи из Лос-Анджелеса наконец не научились полностью воспроизводить их форму, размер и гибкость, которые и позволяют Т-клеткам успешно нацеливаться на инфекционных агентов или мутировавшие клетки.
Как это устроено
Ученые изготовили искусственные клетки с помощью микрожидкостной системы, позволяющей манипулировать жидкостями на субмиллиметровом уровне. Они объединили два типа веществ — минеральное масло и биополимер, состоящий из полисахаридов и воды. В результате получились микрочастицы альгината, повторяющие форму и структуру природных Т-клеток. Их эластичность можно регулировать, изменяя концентрацию ионов кальция в резервуаре.
Как только ученые создали клетки с необходимыми физическими свойствами, то сразу решили настроить их таким образом, чтобы они могли контролировать воспалительные реакции. Для начала их мембрану снабдили фосфолипидным слоем, таким же, как у человека, что позволило клеткам проходить через другие мембраны, не вызывая реакцию отторжения. После этого, с помощью биоконъюгации, Т-клетки привязали к сигнальным маркера CD4 – частицам, которые активируют естественные Т-клетки и заставляют их атаковать инфекцию или опухолевые ткани.
В будущем ученые надеются синтезировать и другие клеточные культуры, которые помогли бы пациентам бороться с конкретными заболеваниями и позволили бы собрать еще больше информации о том, как устроено тело человека.