• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Badania unijne śledzą nanopromy w drodze do komórek

    23.07.2009. 15:11
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Naukowcom z Niemiec, których badania są finansowane z funduszy unijnych, udało się prześledzić - za pomocą techniki mikroskopowej w czasie rzeczywistym o wysokiej czułości, która zapewnia wysoką rozdzielczość przestrzenną i czasową - podróż pojedynczych nanocząstek w drodze do komórek docelowych. Odkrycia, opisane w czasopiśmie Journal of Controlled Release, stanowią dorobek projektu MAGSELECTOFECTION (Powiązanie wyizolowania i stabilnej, niewirusowej transfekcji komórek hematopoetycznych - nowatorska platforma technologiczna do terapii genowej ex vivo hematopoetycznymi komórkami macierzystymi).

    Projekt MAGSELECTOFECTION uzyskał dofinansowanie na kwotę 2,8 mln EUR z tematu "Nauki i życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia" Szóstego Programu Ramowego (6PR) w celu opracowania nowych technologii przenoszenia genów. Oczekuje się, że technologie te pomogą pokonać problemy związane z "wektorami wirusowymi", przyczynią się do postępu w opiece zdrowotnej i wzmocnią konkurencyjność europejskiej branży biotechnologicznej.

    W przeszłości naukowcy wykorzystywali wirusy do wprowadzania materiału genetycznego do komórek, ale często metody te przynosiły niepożądane skutki uboczne. Jednak od lat 60. XX w. poczyniono znaczny postęp w dziedzinie niewirusowych metod wprowadzania materiału genetycznego do komórek. Rzeczywiście - zdaniem autorów ostatnich badań - niewirusowe systemy przenoszenia genów "zaczęły wypierać wirusową konkurencję w zastosowaniach naukowych i badaniach klinicznych". Jednakże szczegółowość i wydajność tych systemów nadal wymaga udoskonalenia.

    Nanocząstki zwane "nanopromami" okazują się niezwykle obiecujące jako potencjalne nośniki leków transportujące je bezpośrednio do miejsca zmienionego chorobowo bez wywoływania niepożądanych skutków ubocznych. "Nawet geny mogą być w ten sposób przenoszone" - wyjaśnia dr Christian Plank z Technische Universität MĂźnchen (TUM) w Niemczech. "To oznacza, że niebawem będziemy mogli zobaczyć nowe, przełomowe osiągnięcia w terapii genowej, która pokonuje wyjątkowo wiele przeszkód." Zdaniem dr Planka, największym problemem jest brak funkcjonalnych przenośników.

    Kolejną trudnością, przed którą stają naukowcy, jest sposób doprowadzenia cząstek do miejsca zmienionego chorobowo. Do kierowania cząstek do miejsc zmienionych nowotworowo, gdzie mają bezpośrednio zaatakować komórki nowotworowe, wykorzystuje się pola magnetyczne, ale do tej pory nie było możliwości obserwowania cząstek w drodze do tych miejsc. Poznanie dokładnej ścieżki nanocząstek oraz ich sprawności transportowej ma zasadnicze znaczenie dla ustalenia odpowiedniej dawki. A to z kolei stanowi warunek wstępny w zastosowaniach terapeutycznych.

    W ramach ostatnich badań, naukowcy analizowali dynamikę komórkową kierowanych magnetycznie nanocząstek w czasie rzeczywistym, za pomocą dwukolorowej mikroskopii fluorescencyjnej o wysokiej czułości. Metoda, wykorzystana przez ten sam zespół w poprzednich badaniach, polega na znakowaniu poszczególnych cząstek barwnikiem, który działa jak "lampa molekularna" oświetlająca drogę cząstki do komórki.

    To znaczący postęp w zrozumieniu dynamiki nanopromów, gdyż do tej pory jedynym sposobem testowania metodologii było czekanie i sprawdzanie, czy został osiągnięty pożądany skutek terapeutyczny.

    "Prześledziliśmy magnetyczne nanocząstki lipopleksowe i nagraliśmy film z ich transportu" - relacjonuje Anna Sauer z Uniwersytetu Ludwiga Maximiliana (LMU) w Monachium, Niemcy. "Byliśmy w stanie obserwować cząstki w drodze do komórek w czasie rzeczywistym, w wysokiej rozdzielczości czasowej i przestrzennej." Zespół wyodrębnił trzy etapy procesu: sposób dotarcia do błony komórkowej, sposób zatrzymania się na niej i w końcu sposób zaatakowania komórek.

    Naukowcy odkryli, że pęcherzyki (małe, podobne do baniek struktury wypełnione płynem), w których znajdują się cząstki atakujące komórki, poruszają się losowo wewnątrz komórki do momentu, kiedy przyczepi się do nich pewne białko, które przenosi je szybko do ostatecznego celu, jakim jest jądro komórki.

    "Nasza nowa metodologia ujawniła również wąskie gardła na drodze nanopromów" - zauważył Christoph Bräuchle z LMU w Monachium. "Zaobserwowaliśmy na przykład, że pole magnetyczne może jedynie sterować cząstkami na zewnątrz komórek. Ale, wbrew oczekiwaniom, nie ułatwia wejścia do wnętrza komórek. Dzięki tym nowym informacjom istniejące nanopromy można będzie w przyszłości odpowiednio zoptymalizować i [ďż˝] opracować nowe systemy."

    Źródło: CORDIS

    Więcej informacji:

    Ludwig-Maximilians-Universität Monachium
    http://www.uni-muenchen.de

    Technische Universität Mßnchen
    http://portal.mytum.de

    Źródło danych: Ludwig-Maximilians-Universität Monachium; Journal of Controlled Release
    Referencje dokumentu: Sauer A.M., et al. (2009) Dynamics of magnetic lipoplexes studied by single particle tracking in living cells. Journal of Controlled Release 137:136-45. Publikacja internetowa z dnia 20 lipca; DOI: 10.1016/j.jconrel.2009.04.003.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Komórki iPS (ang. iPSC – induced pluripotent stem cells) – rodzaj pluripotencjalnych komórek macierzystych, które zostały sztucznie otrzymane z nie-pluripotentnych komórek (przeważnie komórek somatycznych dorosłego człowieka) przez wymuszenie ekspresji odpowiednich genów w tych komórkach. Spin – moment własny pędu cząstki w układzie, w którym nie wykonuje ruchu postępowego. Własny oznacza tu taki, który nie wynika z ruchu danej cząstki względem innych cząstek, lecz tylko z samej natury tej cząstki. Każdy rodzaj cząstek elementarnych ma odpowiedni dla siebie spin. Cząstki będące konglomeratami cząstek elementarnych (np. jądra atomów) mają również swój spin będący sumą wektorową spinów wchodzących w skład jego cząstek elementarnych. Definicja intuicyjna:
    Automat komórkowy to system składający się z pojedynczych komórek, znajdujących się obok siebie. Ich układ przypomina szachownicę lub planszę do gry. Każda z komórek może przyjąć jeden ze stanów, przy czym liczba stanów jest skończona, ale dowolnie duża. Stan komórki zmieniany jest synchronicznie zgodnie z regułami mówiącymi, w jaki sposób nowy stan komórki zależy od jej obecnego stanu i stanu jej sąsiadów.

    Komórki satelitarne – komórki macierzyste mięśni szkieletowych. Powstają z mioblastów, które nie zlały się do roboczych komórek mięśniowych, lecz ściśle do nich przylegają. U dorosłego człowieka ich jądra stanowią ok. 5% jąder komórek mięśniowych. Uaktywniają się przy uszkodzeniu lub trenowaniu mięśnia, prowadząc do regeneracji lub przerostu komórek mięśniowych. W warunkach doświadczalnych udaje się je różnicować do innych komórek niż mięśniowe. Anaplazja – brak zróżnicowania lub proces odróżnicowania się komórek, powstawanie z komórek zróżnicowanych nowych pokoleń komórek o coraz to mniejszym stopniu zróżnicowania albo też zatrzymanie różnicowania (dojrzewania) komórki wraz z zachowaną zdolnością do mnożenia się. Charakterystyczna dla nowotworów złośliwych. Obecnie uważa się, że raczej nowotwory powstają z komórek macierzystych niż że dochodzi do procesu odróżnicowania.

    Terapia komórkowa - rozwijająca się w medycynie gałąź terapii, polegająca na wykorzystaniu ludzkich komórek do regeneracji uszkodzonych tkanek lub narządów pacjenta. Komórki te mogą pochodzić z tego samego pacjenta, lub od dawcy. Metoda ta różni się od przeszczepów tym, że korzysta się w niej nie z całych narządów lub tkanek, ale z wyizolowanych, oczyszczonych i czasem zmodyfikowanych komórek. Do terapii komórkowej często stosuje się komórki macierzyste lub progenitorowe, które posiadają wewnętrzny potencjał regeneracji uszkodzonych tkanek. Przykładowo, ostatnio pojawia się coraz więcej doniesień o skutecznym wykorzystaniu komórek macierzystych pochodzących ze szpiku kostnego do regeneracji mięśnia sercowego po zawale. Synchrotron – szczególny typ akceleratora cyklicznego, w którym cząstki są przyspieszane w polu elektrycznym wzbudzanym w szczelinach rezonatorów synchronicznie do czasu ich obiegu. W synchrotronie, tak jak w każdym cyklotronie (akceleratorze cyklicznym) przyspieszane cząstki krążą w polu magnetycznym. W miarę wzrostu energii przyspieszanych cząstek, pole magnetyczne jest zwiększane, by zachować stały promień obiegu cząstek.

    Pluripotencja (pluripotencjalność) jest zdolnością pojedynczej komórki do zróżnicowania się w dowolny typ komórek somatycznych poza komórkami trofoblastu, które w późniejszych stadiach rozwoju tworzą łożysko. Z pluripotencjalnych komórek macierzystych pochodzących z najwcześniejszego stadium zarodka – 5-dniowej blastocysty biorą początek komórki wszystkich tkanek i narządów. Zaledwie 30-35 tych komórek, z których składa się węzeł zarodkowy blastocysty "gromadzi" instrukcje dla 100 bilionów (10) komórek tworzących ludzki organizm. Komórki NC (ang. Natural Cytotoxic cells – komórki naturalnie cytotoksyczne) – hipotetyczne i być może nieistniejące komórki, którym przypisuje się cytotoksyczność naturalną. Istnienie tych komórek opisano u myszy, u których wraz z wiekiem dochodzi do utraty aktywności komórek NK, ale jednocześnie wciąż istnieje grupa komórek, która wykazuje cytotoksyczność naturalną nie zanikającą w trakcie starzenia się . Nie posiadają one markerów różnicowania komórek NK , mają natomiast zdolność lizowania komórek nowotworowych i są pobudzane przez IL-2 i IL-3 . Komórki NC nie posiadają także cech właściwych limfocytom T, limfocytom B oraz makrofagom . W trakcie rozwoju osobniczego pojawiają się wcześnie - ich aktywność opisano już w 10-dniowych zarodkach mysich .

    Akcelerator – urządzenie służące do przyspieszania cząstek elementarnych lub jonów do prędkości bliskich prędkości światła. Cząstki obdarzone ładunkiem elektrycznym są przyspieszane w polu elektrycznym. Do skupienia cząstek w wiązkę oraz do nadania im odpowiedniego kierunku używa się odpowiednio ukształtowanego, w niektórych konstrukcjach także zmieniającego się w czasie, pola magnetycznego lub elektrycznego.

    Krew pępowinowa - stanowi źródło krwiotwórczych komórek macierzystych oraz komórek mezenchymy. Ta krew jest jedynym źródłem komórek macierzystych niewymagającym używania metod inwazyjnych u dawcy.

    Medycyna regeneracyjna (od. łac. regeneratio = regeneracja) – stosunkowo nowa dziedzina medycyny, której celem jest leczenie za pomocą zastępowania komórek starych i chorych przez komórki młode (terapia komórkami macierzystymi, inżynieria tkankowa), lub regeneracja organizmu za pomocą terapii genowej.

    Dodano: 23.07.2009. 15:11  


    Najnowsze