Исследователи из Австралии и Германии использовали живые клетки как «сборочные цеха» для упаковки низкомолекулярных соединений, например лекарственных препаратов, в биологические мембраны.

Новая система может использоваться в будущем в качестве биологически совместимой системы для контролируемой доставки лекарств, которая сможет обойти иммунную и выделительную систему человека.

Даянг Вонг (Dayang Wang) из Университета Южной Австралии продемонстрировал, что ряд гидрофобных молекул, включая лекарственные препараты и красители, могут диффундировать через мембраны выращенных клеток человека или мышей. Затем под воздействием ферментов клетки эти гидрофобные молекулы могут быть конвертированные в гидрофильные, которые могут оставаться в цитоплазме клетки.

Рис. 1. Содержимое капсул высвобождается через
белковые каналы клеточной мембраны. (Рисунок из
Nano Lett., 2011, DOI: 10.1021/nl200801n).

Следующая стадия работы заключается в упаковке этих частиц в меньшие по размеру, чем клетки, капсулы, состоящие из клеточных мембран. Исследователям удалось добиться этого за счет обработки клеток цитокалазином В (cytochalasin B), разрушающим цитоскелет клетки. При дальнейшем механическом воздействии на клетки (тряска субстрата, содержащего обработанные клетки) мембрана клетки распадается, формируя большое количество полых сфер меньшего диаметра (обычно 1–2 мкм), содержащих инкапсулированную молекулу.

В ходе более детального изучения этих малых везикул оказалось, что белки клеточных мембран, включая рецепторы и ионные каналы, сохраняются и в этих маленьких капсулах, что, в свою очередь, может быть использовано для высвобождения содержимого везикул в результате определенного биохимического воздействия. Также было показано, что эти везикулы в состоянии избегать нежелательного внимания макрофагов – клеток, циркулирующих в крови и ответственных за борьбу с чужеродными частицами.

Вонг отмечает, что в стратегических планах исследователей – разработка системы, которая позволила бы организовывать направленную доставку лекарств, магнитных наночастиц и других биологических меток, получая капсулы из клеток самого пациента, затем вводя ему эти же капсулы-переносчики. Если такую систему удастся создать, она будет иметь наибольшее количество шансов обойти иммунную систему человека.

Мартин Гарнетт (Martin Garnett), специалист по контролируемой доставке лекарственных препаратов из Университета Ноттингема отмечает, что идея загрузки лекарств в контейнеры из клеточных мембран весьма перспективна, в особенности благодаря тому, что такие капсулы могут избежать атаки макрофагами.