Что происходит с магнитными наночастицами в клетках?
Хотя магнитные наночастицы всё чаще используются в клеточной визуализации и тканевой биоинженерии, их долгосрочная судьба внутри стволовых клеток оставалась недокументированной. Исследователи из CNRS, Университета Сорбонны, а также университетов Париж Дидро и Париж 13 показали существенную деградацию этих наночастиц с последующим в некоторых случаях "перемагничиванием" клеток. Это явление — признак биосинтеза новых магнитных наночастиц из железа, высвобождаемого в внутриклеточную среду при деградации первых частиц. Опубликованная в PNAS 11 февраля 2019 года, эта работа может объяснить наличие "естественного" магнетизма в человеческих клетках и помочь в разработке новых инструментов для наномедицины благодаря этому магнетизму, производимому самими клетками.
Магнитные наночастицы — основа современной наномедицины: они служат агентами для визуальной диагностики, термической противораковой терапии, таргетной доставки лекарств и тканевой инженерии. Судьба этих частиц в клетках после выполнения их терапевтической миссии была плохо изучена.
Чтобы проследить путь наночастиц в клетках, исследователи из Лаборатории сложных веществ и систем (CNRS/Университет Париж Дидро) и Трансляционной лаборатории сосудистых исследований (INSERM/Университет Париж Дидро/Университет Париж 13) совместно с учёными из Университета Сорбонны разработали оригинальный подход к наномагнетизму в живых системах:
- Они внедрили магнитные наночастицы in vitro в человеческие стволовые клетки.
- Затем позволили клеткам дифференцироваться и развиваться в течение месяца, чтобы наблюдать за частицами в долгосрочной внутриклеточной перспективе и отслеживать их трансформации.
Отслеживая "магнитный отпечаток" наночастиц в клетках, исследователи показали, что частицы сначала разрушаются (магнетизм клеток падает) и высвобождают железо во внутриклеточную среду. Затем это "свободное" железо либо запасалось в немагнитной форме в ферритине (белке, ответственном за хранение железа), либо служило основой для биосинтеза новых магнитных наночастиц уже внутри клетки.
Это явление известно для некоторых бактерий, но подобный биосинтез никогда ранее не демонстрировался в клетках млекопитающих. Это может объяснить наличие магнитных кристаллов у человека, наблюдаемых в клетках различных органов, особенно мозга. Более того, такое хранение железа в магнитной форме может быть долгосрочным способом "детоксикации" клетки от избытка железа. С точки зрения наномедицины, этот биосинтез открывает новый путь к возможности чисто биологической магнитной маркировки клеток.