Новый подход к созданию клеток может улучшить молекулярную медицинскую визуализацию

Исследователи из Университета Пенсильвании разработали более эффективный метод генетической модификации человеческих клеток для производства газовых везикул (GVs) — крошечных структур, похожих на пузырьки, которые естественным образом производятся некоторыми микроорганизмами.

Ранее процесс создания таких клеток был дорогим и трудоемким, так как требовал одноклеточного клонирования для получения генетически однородной популяции. Новая методика позволяет обойтись без этого, работая со смесью клеток.

Ключевые элементы метода

• Три ДНК-конструкта: Инженерные сегменты ДНК, которые при интеграции в геном клетки обеспечивают экспрессию генов, необходимых для сборки GVs.
• Система точного контроля (doxycycline TET-On 3G system): "Часовой" механизм, который запускает производство GVs в клетке в нужное время.
• Система селекции: В каждый из трех ДНК-конструктов были добавлены уникальные гены устойчивости к антибиотикам. Обработка популяции клеток соответствующими препаратами убивает все клетки, которые не успешно интегрировали все три конструкции. Этот метод "лекарственного отбора" позволяет выделить однородную группу модифицированных клеток, способных продуцировать GVs.

"Я думаю, это классический пример того, как, если биология становится сложной, добавление гена устойчивости к препарату после вашего целевого гена упрощает задачу", — пояснил Алессандро Хауэллс, первый автор статьи.

Потенциал газовых везикул в медицине

GVs рассматриваются как перспективная замена единственному одобренному для клиники ультразвуковому контрастному агенту — микропузырькам. Поскольку GVs значительно меньше, они могут служить биологическим контрастным агентом для визуализации глубоких тканей вплоть до уровня отдельных клеток.

При воздействии ультразвуковых волн GVs деформируются, и сигнал от этих изменений может быть задетектирован. Эта технология позволяет визуализировать клетки даже на глубине в несколько сантиметров.

Будущие применения

Исследователи видят потенциал технологии для мониторинга трансплантированных терапевтических клеток (например, бета-клеток поджелудочной железы для лечения диабета 1 типа) в режиме реального времени, чтобы отслеживать, не уничтожаются ли они иммунной системой.

"Я думаю, что эта технология найдет огромное применение в биомедицинских исследованиях", — заявил Ланс Лиан, соавтор исследования.

ДНК-конструкты, разработанные командой, доступны через некоммерческий репозиторий Addgene. Работа опубликована в журнале Bioengineering and Translational Medicine.