Доставка генов в стволовые клетки: наночастицы вместо вирусных векторов?
Исследователи Массачусетского технологического института, работающие под руководством Дэниэла Андерсона (Daniel Anderson), с помощью наночастиц повысили способность стволовых клеток стимулировать восстановление поврежденной сосудистой ткани и уменьшать степень дегенерации мышечной ткани у мышей. Результаты работы опубликованы 5 октября в on-line версии Proceedings of the National Academy of Sciences в статье «Genetic engineering of human stem cells for enhanced angiogenesis using biodegradable polymeric nanoparticles».
Ученые, занимающиеся изучением роли стволовых клеток в стимуляции формирования новых кровеносных сосудов, предположили, что после имплантации в живой организм клетки могут терять способность эффективно обновлять ткань и поддерживать ее жизнеспособность в течение длительного времени. Решить этот вопрос можно путем внедрения в геном клеток генов, способствующих усилению их функций. Обычно для транспортировки генов внутрь клеток используют вирусные векторы, однако авторы решили подобрать более подходящую систему доставки ДНК.
Они внесли в среду культивирования стволовых клеток мышиного костного мозга наночастицы, в состав которых входят биоразрушаемые положительно заряженные полимеры, способные связывать молекулы ДНК и доставлять их внутрь клеток. В эксперименте к наночастицам был прикреплен ген фактора роста сосудистого эндотелия (vascular endothelial growth factor, VEGF) – сигнальной молекулы, стимулирующей рост новых кровеносных сосудов. Модифицированные стволовые клетки ввели восьми мышам в зоны повреждения. Авторы утверждают, что мембрана клеток захватывает наночастицы, которые, попав во внутриклеточное пространство, высвобождают прикрепленную к ним ДНК. Однако они отмечают, что точный механизм этого процесса пока неясен.
Спустя две недели ученые обнаружили, что плотность кровеносных сосудов вокруг поврежденного участка ткани у животных, получивших инъекции клеток, модифицированных с помощью наночастиц, была в два раза выше, чем у мышей, которым ввели клетки, не содержащие дополнительного гена или модифицированные с помощью обычных молекул-переносчиков. Спустя четыре недели после введения модифицированные клетки продолжали стимулировать рост новых кровеносных сосудов, одновременно уменьшая степень дегенерации мышечной ткани.
Специалист по регенеративной биологии из университета штата Калифорния (Сан-Франциско) Арнольд Кригштайн (Arnold Kriegstein), не принимавший участия в исследовании, считает, что положительные эффекты использования наночастиц в данном случае могут быть временными. Он отмечает, что среди результатов работы есть наблюдение, согласно которому уровень VEGF в мышечной ткани мышей значительно повышался спустя два дня после введения модифицированных клеток, однако снова резко снижался через четыре дня после процедуры.
Кригштайн предполагает, что использование аденовирусного вектора для доставки гена фактора роста в клетки имеет больше смысла, чем использование наночастиц. Несмотря на существующие сомнения по поводу безопасности использования вирусных векторов, такой поход может давать более продолжительные и выраженные результаты, чем применение наночастиц.
Авторы работы не отрицают преимущества метод переноса генов с помощью вирусных векторов, однако они утверждают, что использование наночастиц гораздо безопаснее и, после определенного усовершенствования подхода, имеет большой потенциал не только в клеточной медицине, но и в лечении онкологических и наследственных заболеваний.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам The Scientist: Nanoparticles spur stem cells?
19.10.2009