Naukowcy opracowali maleńkie „nanoigły”, które z powodzeniem pobudzały części ciała do wytwarzania nowych naczyń krwionośnych w próbie prowadzonej na myszach.

Badacze z Imperial College w Londynie oraz z Houston Methodist Research Institute w USA mają nadzieję, że technika nanoigłowa będzie mogła pomóc uszkodzonym organom i nerwom samodzielnie się naprawić oraz pomóc przeszczepianym organom w rozwoju.

Nanoigły działają poprzez dostarczanie kwasów nukleinowych do określonego obszaru. Kwasy nukleinowe to elementy wszystkich żywych organizmów, które kodują, przekazują i wyrażają informacje genetyczne. Naukowcy badają obecnie sposoby wykorzystywania kwasów nukleinowych w reprogramowywaniu komórek do wykonywania różnych funkcji.

Nanoigły to maleńkie porowate struktury, które działają jak gąbka, aby pomieścić więcej kwasów nukleinowych niż struktury lite. To czyni je bardziej skutecznymi w dostarczaniu ładunków. Mogą przenikać do komórek, omijając ich zewnętrzną błonę, aby dostarczyć kwasy nukleinowe bez uszkadzania lub zabijania komórki. Nanoigły są wykonane z biodegradowalnego krzemu, co oznacza, że można je pozostawić w ciele bez pozostawiania toksycznego osadu. Krzem ulega rozkładowi w ciągu około dwóch dni, pozostawiając po sobie jedynie nieszkodliwy kwas ortokrzemowy.

W próbie opisanej w czasopiśmie Nature Materials zespół wykazał, że przy pomocy nanoigieł możliwe jest dostarczenie w warunkach laboratoryjnych kwasów nukleinowych DNA i siRNA do komórek ludzkich. Wykazano też, że można dostarczyć kwasy nukleinowe do mięśni grzbietu u myszy. Po siedmiu dniach nastąpił sześciokrotny wzrost w powstawaniu nowych naczyń krwionośnych w mięśniach grzbietowych myszy, a tworzenie nowych naczyń krwionośnych trwało przez okres 14 dni. Technika nie powodowała zapaleń ani innych szkodliwych skutków ubocznych.

Pojedyncza komórka ludzka (brązowa) na podłożu z nanoigieł (niebieskie). Obraz został uzyskany przez badaczy przy pomocy mikroskopii elektronowej. Źródło: Imperial College w Londynie

Można mieć nadzieję, że naukowcy będą kiedyś w stanie pobudzać wytwarzanie nowych naczyń krwionośnych u ludzi za pomocą nanoigieł, aby zapewnić przeszczepianym organom lub przyszłym sztucznym implantom organów połączenia z resztą ciała, tak aby mogły one działać w sposób właściwy przy minimalnym prawdopodobieństwie odrzutu.

– Jest to olbrzymi krok w porównaniu z istniejącymi technologiami dostarczania materiału genetycznego do komórek i tkanek – powiedział Ennio Tasciotti, współkierujący Wydziałem Nanomedycyny w Houston Methodist Research Institute oraz współautor pracy. – Poprzez uzyskanie bezpośredniego dostępu do cytoplazmy komórki osiągnęliśmy możliwość reprogramowania genetycznego o niewiarygodnie wysokiej efektywności. Pozwoli nam to na spersonalizowanie leczenia dla każdego pacjenta, dając nieskończone możliwości rozpoznawania, diagnozy i terapii. A wszystko to dzięki maleńkim strukturom, które są do 1000 razy mniejsze niż włos ludzki.

Profesor Molly Stevens, współautorka pracy z Wydziału Materiałów i Bioinżynierii Imperial College w Londynie, powiedziała ­– To ciągle jeszcze wczesny etap naszych badań, ale jesteśmy zadowoleni, że nanoigły okazały się sukcesem w badaniu na myszach. Pozostało jeszcze kilka przeszkód do pokonania i nie było jeszcze prób z nanoigłami na ludziach, ale uważamy, że mają one ogromny potencjał wspierania organizmu w samoregeneracji.

Badacze obecnie stawiają sobie za cel opracowanie materiału przypominającego elastyczny bandaż, który może zawierać nanoigły. Pomysł polega na tym, że można by stosować go na różne części ciała, wewnętrznie i zewnętrznie, do dostarczania kwasów nukleinowych niezbędnych do naprawy i „zresetowania” programowania komórkowego.

Źródło: http://phys.org/news/2015-03-prototype-nanoneedles-blood-vessels-mice.html