Нано-контейнеры доставлены в ядро живых клеток

Междисциплинарная команда из Базельского университета (Швейцария) создала путь для прямого попадания искусственных наноконтейнеров в ядро живых клеток. Они разработали биосовместимые полимерные везикулы (полимеросомы), способные проходить через поры в мембране клеточного ядра. Это открывает возможность доставки лекарств непосредственно в управляющий центр клетки.

Терапии многих заболеваний требуют воздействия на патологические процессы в ядре клетки. Например, химиотерапия нацелена на биохимические реакции, участвующие в размножении раковых клеток, а генная терапия стремится вставить нужный ген в ядро. Поэтому ключевой задачей наномедицины является разработка надежного метода доставки активных веществ именно в ядро.

Исследователи создали крошечные наноконтейнеры, которые делают это в живых клетках. Они могут проходить через ядерные поровые комплексы, контролирующие транспорт молекул в ядро и из него. В разработке этих полимеросом участвовала междисциплинарная команда из Швейцарского нанонаучного института, Биоцентра и Департамента химии.

«Пропуск» в ядро

Ученые использовали трюк для направления искусственных наноконтейнеров через ядерные поры. «Эти полимеросомы размером около 60 нанометров окружены гибкой полимерной мембраной, имитирующей естественные мембраны, — объясняет химик профессор Корнелия Паливан. — Однако они более прочные, чем липидные везикулы, и могут быть функционализированы по мере необходимости».

Кроме того, исследователи снабдили полимеросомы прикрепленными к ним сигналами ядерной локализации — своего рода «пропуском» в ядро. Клетки используют эти сигналы, чтобы отличать молекулы, которые нужно транспортировать в ядро, от тех, которым доступ должен быть закрыт. Таким образом, сигналы ядерной локализации маскируют искусственные наноконтейнеры под разрешенный груз.

Вдохновлено природой

«Наличие сигналов ядерной локализации позволяет полимеросомам «захватить» клеточную транспортную систему, которая доставляет груз через ядерные поровые комплексы», — объясняет профессор Родерик Лим. Эта стратегия основана на природном механизме: «Таким же способом действуют некоторые вирусы», — отмечает биофизик.

Путь полимеросом в ядро удалось отследить, заполнив их различными красителями и наблюдая с помощью микроскопических методов. Это подтвердило успешный транспорт искусственных наноконтейнеров в ядро клетки как in vitro, так и in vivo. В будущих исследованиях красители будут заменены терапевтическими агентами.

«Эти результаты показывают, что разработанные нами полимеросомы позволяют доставлять искусственный груз очень специфично в ядро клетки. Действительно, наноконтейнеры без сигналов ядерной локализации в ядре обнаружены не были», — резюмирует первый автор исследования Кристина Зельмер.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.