Инженерные микрчастицы имитируют биологические структуры для отслеживания деградации белков

Исследователи из FAMU-FSU College of Engineering разработали новый метод изучения деградации белков в иммунных клетках. Он использует сконструированные микрчастицы для отслеживания и анализа процессов деградации эффективнее традиционных методов.

Работа, опубликованная в ACS Applied Materials & Interfaces, имеет важное значение для лечения таких заболеваний, как рак, болезнь Альцгеймера и аутоиммунные расстройства.

Исследование сосредоточено на понимании того, как белки и пептиды деградируют внутри фагосом — специализированных компартментов в иммунных клетках, ответственных за расщепление поглощённых чужеродных частиц или мёртвых клеток.

Как это работает

Традиционно фагоцитоз изучали с помощью крошечных пластиковых и кремниевых шариков, покрытых белками или пептидами. Эти методы имеют ограничения: каждый шарик может иметь только один слой белка и сам по себе не функционален.

Основное нововведение лаборатории Цзинцзяо Гуана — создание микрчастиц, имитирующих естественные биологические структуры. Эти частицы могут включать один или несколько типов белков или пептидов вместе с другими материалами в чётко определённую слоистую структуру, что ценно для имитации сложного состава реальных частиц.

Команда использовала передовые методы микрофабрикации для объединения белков и пептидов с полимером поли(N-изопропилакриламидом), или PNIPAM, в микрчастицах. Этот полимер обладает уникальными реактивными свойствами, что делает его идеальным инструментом для отслеживания и контроля активности микрчастиц в различных условиях, например, при изменении температуры.

Этот подход позволяет микрчастицам поглощаться и обрабатываться иммунными клетками, предоставляя уникальную модель для изучения клеточных механизмов деградации.

Значение и будущее применение

Исследование имеет значительные последствия для медицины, особенно для понимания поведения иммунной системы при таких заболеваниях, как рак, травмы спинного мозга и нейродегенеративные расстройства, подобные болезни Альцгеймера.

Один из наиболее многообещающих аспектов — потенциальное применение к болезни Альцгеймера. Следующий этап работы команды включает исследование деградации пептида бета-амилоида, белка, связанного с болезнью Альцгеймера, с использованием их инженерных микрчастиц.

Частицы можно использовать с любым белком или пептидом, который можно очистить и растворить в воде, что делает их универсальным инструментом. Теперь стало возможным провести всестороннее сравнение того, как разные типы иммунных клеток расщепляют различные белки и пептиды внутри фагосом.

Исследователи подали заявки на гранты для дальнейшей работы и расширения изучения применения микрчастиц при заболеваниях, связанных с иммунной системой.