„Малки раници за клетки” или синтетично функционизиране на живи клетки

„Малки раници за клетки” или синтетично функционизиране на живи клеткиНиколай Петров Ганчев

 

Кратко представяне на Масачузетския Технологичен Институт (МТИ) и авторите на труда за технологията „Малки раници за клетки”

Масачузетският технологичен институт (на английски: Massachusetts Institute of Technology) е американски частен университет в Кембридж, Масачузетс в непосредствена близост до Бостън. Основан е през 1861 година. Университетът е едно от най-елитните училища в света в областта на техниката и технологиите. Още от създаването си МТИ е една от водещите институции в областта на науката и технологиите. Там се създават най-авангардните и новаторски технологии в света.

Учените които стоят зад този проект са: Майкъл Рубнер – директор на Центъра по материални и инженерни науки към МТИ,  Робърт Коен – професор по инженерна химия към МТИ, Дарел Ървайн – асоцииран професор по материални и инженерни науки и биоинженерство, Албърт Суистън – водещ автор и студент по материални науки и инженерство, Соонг Хо Ум – сътрудник на Отдела по материални науки и инженерстео и биоинженерство, Кони Ченг – завършила възпитаничка на Харвард.

Същност на технологията

Учените разработват специална система от полимерни слоеве, от които се състои самата „кръпка” на клетките. Системата от полимерни кръпки се състои от три слоя, всеки със различна функция, един върху друг, прикачени върху повърхност (в случая стъклена).

Долният слой свързва кръпката към повърхността , средният слой съдържа полезния товар а най-горния слой служи за „кука” която хваща и свързва клетките.

След като слоевете са подготвени, клетките влизат в системата и се носят по повърхността, като се закачат за полимерните куки. Кръпката се отделя от системата като просто се понижава температурата и клетките продължават пътя си със кръпките прикрепени върху тях.

Те се спрели на трислойни полимерни кръпки които покриват само част от повърхността на клетката. Албърт Суистън  конструирал кръпките които съдържат товарен слой които може да се променя според нуждите между слой базиран на хелуронова киселина за прикрепяне към имунната клетка и слой който привързва клетката към стъклена повърхност. Екипът демонстрирал технологията със кръпки заредени със магнитни наночастици за да контролират движението на имунни клетки на мишка чрез магнитно поле.

„Малки раници за клетки” или синтетично функционизиране на живи клетки

 

 

Имунна клетка със нанораница напълнена с флуорофор.

Майкъл Рубнер, директор на Центъра по Материални и Инженерни науки към МТИ и старши автор на труда за технологията казва, че според него това е първият пък когато някой е прикрепил такова устройство към клетка.

Предимства на технологията

Няколко екипа от учени са се опитвали да дадат на клетките нови функции включително доставка на лекарства, като се обвиват в полимерни черупки. Но полимерните черупки не са универсално приложими поради нуждата някои клетки да взаимодействат със околната среда за да изпълняват своите функции.

Този проблем е решен със тази технология тъй като устройството покрива само малка част от повърхността на клетката, то не пречи на нормалните и  функции  или на взаимодействието и със външната среда.

„ Целта е да се безпокои клетката възможно най-малко” казва Робърт Коен, професор по Инженерна химия към МТИ и автор на труда.

„Останалото от клетките е непокътнато и те са в състояние да взаимодействат със средата” казва Албърт Суистън, водещ автор на труда и студент по материални науки и иженерство.

Изследователите открили че Т-клетките със раници са в състояние да изпълняват своите нормални функции, включително мигриране по повърхността, точно както ако нямаха нищо.

Поради факта, че  синтеза и сглобяването на полимера се състоят преди раницата да се прикрепи към клетката  има много възможности за усъвършенстване на процеса и подобряване на ефективността на полимера, както и осигуряване че клетките няма да бъдат токсични за клетките, смятат изследователите.

„ Живите клетки не обичат особено да имат външни, синтетични израстъци прикрепени към тях.” Казва  Раз Джелинек, мембранен биофизик в Университета Бен Гурион – Наджев Израел.„ Елегантната работа на екипа от МТИ избягва този проблем, но те тепърва трябва да определят дали кръпките предизвикват имунни реакции” казва той.

Работата е в ранен етап и тепърва ще се правят още тестове върху животни, казва Рубнер. Но поради факта че самите кръпки се подготвят преди клетките да влязат в картината, процесите на полимеризация и деривация не засягат клетките директно и за това те могат да се адаптират много бързо, добавя той.

Приложение на технологията

Полимерните раници позволяват на изследователите да използват клетките за пренасяне на малки товари и да манипулират тяхното движение, като използват магнитни полета. Тъй като устройството покрива само малка част от повърхността на клетката, то не пречи на нормалните и  функции  или на взаимодействието и със външната среда.

Изследователите са работили със В и Т клетки, два вида имунни клетки които могат да се придвижат до различни тъкани в тялото, включително тумори, инфектирани места и лимфоидни тъкани – черта която може да бъде експлоатирана за да се постигне насочена ваксинация или доставяне на лекарства .

„Идеята е че можем да използваме клетките като вектори които да пренасят материали до тумори, инфектирани места или други тъкани” казва Дарел Ървайн, автор на труда и асоцииран професор по материални и инженерни науки и биологично инженерство.

Клетъчните раници носещи химиотерапевтични агенти могат да имат за цел туморните клетки, докато клетки екипирани с контрастни агенти могат да се използват за идентифициране на туморите, като се свързват с протеиновите маркери присъщи на раковите клетки.

Друго възможно приложение е инженерство на тъкани. Устройствата („кръпките”) на клетките могат да бъдат направени така че да позволяват на изследователите да подреждат клетките по определен начин, елиминирайки нуждата от тъканно скеле.

Защита на технологията

Авторите на технологията и МТИ са прибягнали към защита на резултата от интелектуалния си труд от Патентното ведомство на САЩ, както и на Европейското патентно ведомство.

– По какви процедури е подадена заявка за издаване на защитен документ?

За издаване на защитен документ за защита на технологията „Синтетично функционизиране на живи клетки” е подадена до патентното ведомство на Съединените Американски Щати с номер на публикацията US2009258057 от 2009-10-15

Подадена е и заявка по PCT със номер на публикацията: WO2009126801 от 2009-10-15

– За кои държави е подадена заявка за издаване на защитен документ?

Кодове  на страните посочени в заявката по PCT: AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HR, HU, IE, IS, IT, LI, LT, LU, LV, MC, MK, MT, NL, NO, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR

– Какъв е правният статус на заявките?

Към 30.11.2009 г. правният статус все още не е достъпен на електронната база-данни на Европейското патентно ведомство поради факта че заявките все още се намират в процес на експертиза.