Вести с полей. Как вырастить наночастицы для МРТ-визуализации внутри клетки?

Наш портал открывает рубрику «Вести с полей». Так получилось, что мы стараемся бывать на всех крупнейших конференциях нашей страны, на которых есть нейротематика. В этом году мы уже были на конференции «Оптогенетика+» в Северной столице, которая прошла в Институте эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова, и на конференции Volga Neuroscience, которая прошла под Нижним Новгородом и организована Нижегородским университетом им. Н.И. Лобачевского. А впереди — XXIV Съезд физиологического общества им. И.П.Павлова! Мы решили рассказывать о самых интересных докладах, которые были на всех этих форумах, не дожидаясь появления расширенных версий этих исследований в печати. И начнем мы с очень интересного метода генетического кодирования наночастиц железа прямо в клетках для МРТ-томографии.

В последнее время магнитные наночастицы становятся очень популярны в биомедицине. Например, магнитные наночастицы оксида железа можно использовать в качестве контраста для Т2-режима в МРТ. Они малотоксичны, их можно модифицировать, сделав коллоид для внутривенного введения. Есть еще один интересный способ их использования для МРТ: мечение ими вводимых в организм клеток. Однако у этого метода есть два недостатка. Во-первых, клетки умеют избавляться от наночастиц методом экзоцитоза. Во-вторых, если вводимые клетки делятся, то концентрация наночастиц в них тоже снижается.

Есть еще интересный вариант: генетически закодировать их прямо в клетке: белок ферритин способен депонировать до 3 тысяч атомов железа — а что еще нужно для МРТ? Однако полученные таким способом наночастицы аморфны и слабомагнитны. Исследователи из РНИМУ им. Н.И. Пирогова на конференции «Оптогенетика+» предложили оригинальный способ «упаковать» железо в стволовых клетках.

Для этого нужно кодировать в клетках еще и бактериальные белки инкапсулины. Эти сферические белки способны хранить в себе уже до 30 тысяч атомов железа. Авторы доклада не остановились на теории: при помощи лентивируса они получили клеточную линию мезенхимальных стволовых клеток, в которых экспрессировались белок-переносчик железа, фермент ферроксидаза и бактериальный инкапсулин. Просвечивающая электронная микроскопия показала, что в клетках действительно появились наночастицы оксида железа, и авторам удалось продемонстрировать принципиальную возможность обнаружения таких генетически модифицированных клеток методом МРТ после введения их в организм.

Материал подготовлен при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».