Ученые Сколтеха, научного центра LIFT и Федерального центра мозга и нейротехнологий ФМБА разработали микрокапсулы, которые доставляют белки в клетки-предшественницы нервной системы и высвобождают их по сигналу лазера. Технология позволяет воздействовать на выбранные клетки, направляя их развитие и отслеживая результат. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе Сколтеха.
Незрелые клетки-предшественницы могут превращаться в нейроны или вспомогательные клетки глии. Выбор зависит от получаемых сигналов, их концентрации и момента воздействия. Если просто добавить сигнальный белок в питательную среду, он будет действовать сразу на множество клеток, что ограничивает точность управления.
Авторы поместили белки в капсулы диаметром около 1,7 микрометра. Их многослойная полимерная оболочка содержит золотые наностержни и флуоресцентные красители. Под действием света эти компоненты способствуют разрушению оболочки и выходу содержимого.
В экспериментах использовали нейротрофический фактор BDNF и транскрипционный фактор NeuroD1. После поглощения капсул клетками ученые облучали выбранные участки. Высвобождение BDNF увеличивало число клеточных отростков, а NeuroD1 усиливал их ветвление и придавал клеткам признаки ранних нейронов. Эффекты оставались локальными.
Подход проверили и на нейросфероидах — трехмерных скоплениях клеток. Для этого применили ближнее инфракрасное излучение и двухфотонное возбуждение, позволяющее ограничить воздействие малым объемом в фокусе лазера. Так белок высвобождали в отдельных клетках внутри образца.
Дополнительное облучение меняло цвет красителя в капсуле и помогало помечать обработанные клетки. Флуоресцентные метки оставались различимыми в течение двух недель. При использованных параметрах воздействия система не снижала выживаемость клеток.
Разработка может помочь изучать формирование нервной ткани и создавать более сложные клеточные культуры. Возможность ее применения для восстановления после травм головного и спинного мозга пока остается перспективой: лечение таких повреждений у пациентов в этой работе не испытывали.
Ранее ученым впервые удалось омолодить клетки более чем на 60 лет.