Наночастицы Plug and play могут упростить борьбу с разными биологическими целями

Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали модульные наночастицы, которые можно легко настраивать для воздействия на различные биологические объекты, такие как опухоли, вирусы или токсины.

Поверхность наночастиц приспособлена для размещения любых биологических молекул, что позволяет адаптировать наночастицы для широкого спектра применений — от адресной доставки лекарств до нейтрализации биологических агентов.

Прелесть этой технологии заключается в ее простоте и эффективности. Вместо того чтобы создавать совершенно новые наночастицы для каждого конкретного применения, исследователи теперь могут использовать модульную основу наночастиц и удобно присоединять к ним белки, нацеленные на нужный биологический объект. Раньше для создания наночастиц, предназначенных для различных биологических целей, требовалось каждый раз проходить от начала до конца новый синтетический процесс. Но с помощью новой технологии одна и та же модульная основа наночастиц может быть легко модифицирована для создания целого набора специализированных наночастиц.

Это платформа, позволяющая быстро модифицировать функциональную биологическую наночастицу, — говорит Лянфанг Чжан, профессор наноинженерии в Школе инженерии Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего.

О своей работе Чжан и его коллеги подробно рассказывают в статье, опубликованной 30 октября в журнале Nature Nanotechnology.

Модульные наночастицы состоят из биоразлагаемых полимерных сердечников, покрытых генетически модифицированными клеточными мембранами. Ключевым элементом модульной конструкции является пара синтетических белков SpyCatcher и SpyTag, специально разработанных для спонтанного и эксклюзивного связывания друг с другом. Эта пара обычно используется в биологических исследованиях для объединения различных белков. В данном исследовании Чжан и его коллеги использовали эту пару для создания системы, позволяющей легко прикреплять интересующие их белки к поверхности наночастиц.

Вот как это работает: SpyCatcher встраивается в поверхность наночастицы, а SpyTag химически связывается с интересующим белком, например, с белком, направленным против опухолей или вирусов. Когда белки, связанные с SpyTag, вступают в контакт с наночастицами, декорированными SpyCatcher, они легко связываются друг с другом, что позволяет без труда прикрепить интересующие белки к поверхности наночастиц. Например, для борьбы с опухолями SpyTag может быть связан с белком, предназначенным для поиска опухолевых клеток, и этот белок, связанный с SpyTag, прикрепляется к наночастице. Если цель сместится на конкретный вирус, то процесс будет таким же простым: достаточно связать SpyTag с белком, нацеленным на вирус, и прикрепить его к поверхности наночастицы.

Это очень простой, упорядоченный и понятный подход к функционализации наночастиц для любого биологического применения, — говорит Чжан.

Для создания модульных наночастиц исследователи сначала генетически модифицировали клетки эмбриональной почки человека (HEK) 293 — широко используемую в биологических исследованиях клеточную линию — для экспрессии на их поверхности белка SpyCatcher. Затем клеточные мембраны были выделены, разбиты на мелкие кусочки и нанесены на наночастицы из биоразлагаемого полимера.

Затем эти наночастицы смешивались с белками, связанными со SpyTag. В данном исследовании использовались два различных белка: один — рецептор эпидермального фактора роста (EGFR), другой — рецептор эпидермального фактора роста человека 2 (HER2), которые распространены на поверхности различных раковых клеток.

В качестве доказательства концепции исследователи испытали эти наночастицы на мышах с опухолями яичников. Наночастицы были нагружены доцетакселом, химиотерапевтическим препаратом, и вводились мышам путем внутривенных инъекций каждые три дня в течение четырех инъекций. Лечение наночастицами подавляло рост опухоли и повышало выживаемость. Медиана выживаемости мышей, получавших лечение, составила 63-71 день, в то время как медиана выживаемости мышей, не получавших лечения, составила 24-29 дней.

Исследователи планируют и дальше совершенствовать модульную платформу наночастиц для адресной доставки лекарств.

Помимо лечения рака, Чжан с нетерпением ждет других потенциальных применений этой технологии.

Поскольку у нас есть модульная основа для наночастиц, мы можем легко прикрепить на ее поверхность нейтрализующий агент для нейтрализации вирусов и биологических токсинов, — сказал он.

Существует также возможность создания вакцин путем присоединения антигена к поверхности наночастицы с использованием этой модульной платформы. Это открывает возможности для различных новых терапевтических подходов.

30.10.2023


Подписаться в Telegram



Нано

ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик

Исследователи из Токийского столичного ун...

Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды

Новое исследование физики вибрирующих нанопузы...

Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной

Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни...

Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения

Нейродегенеративными заболеваниями, такими как...

Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод

Исследовательская группа, состоящая из со...

LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах

Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б...

Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры

У всех представителей животного царства есть ж...

PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей

Исследование, проведенное докторантом Пабло С....

Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц

Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ...

Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона

Нанопластики взаимодействуют с особым бел...

Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл

Наноинженеры создали квазикристалл &mdash...

Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе

Исследователи показали, что принципы рабо...

Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для&nbs...

Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками

Инженеры разработали наноразмерные татуировки&...

Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани

Самое удивительное, что они там, каж...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса