Новости

Биозачистка: создан инструмент, заставляющий дефектные клетки самоуничтожаться

Создание возможности выборочного уничтожения определённых типов клеток – одна из приоритетных задач для исследователей. С онкологическими или нейродегенеративными, а также многими другими заболеваниями намного проще бороться, если найти эффективный инструмент для точечного и целенаправленного уничтожения вредоносных клеток. При этом, конечно, подразумевается, что здоровые клетки организма останутся целыми и невредимыми.
Все существующие подходы – медицинские, химические или генетические – пока ещё далеки от совершенства. Однако теперь исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско приблизились к созданию эффективного инструмента для аккуратного выборочного уничтожения клеток.
Авторы называют свой метод биологическим световым мечом (как у джедаев в "Звёздных войнах"), который убивает отдельные клетки, просто подвергая их воздействию света. Это орудие убийства – спроектированный особым образом белок.
Основная задача этого белка – в буквальном смысле довести клетки до самоубийства, по-научному называемого апоптозом. Это процесс программируемой клеточной гибели, в результате которого клетка распадается на отдельные части. Их поглощают соседние или иммунные клетки, производя последующую "зачистку территории".
Апоптоз – это естественный процесс, который происходит в нашем организме постоянно. Он представляет собой нечто похожее на естественный отбор, необходимый для нормального развития организма: дефектные клетки отмирают, а здоровые продолжают функционировать.
Однако в данном случае, чтобы спровоцировать клеточный суицид, нужны определённые обстоятельства, поясняют исследователи.
Созданный ими белок получил название Caspase-LOV. LOV – это домен, чувствительный к кислороду, а каспазы – это семейство протеаз, расщепляющих белки. Они играют важную роль в процессах апоптоза.
Caspase-LOV связывает фермент, известный как каспаза-3, с доменом LOV, который был получен из овса. Этот домен также чувствителен к свету, поэтому воздействие последнего приводит к гибели клетки.
Работает новый метод просто и элегантно: учёные заранее выбирают, какие типы клеток будут подвержены действию Caspase-LOV. Когда свет падает на эти клетки, начинается апоптоз.

"Каспазы подобны экспертам по ликвидации. Они точно знают, где "заложить взрывчатку". Одна из причин их использования – это чистая работа. В отличие от лазеров и хирургических методов, природа знает, как уничтожить клетку без какого-либо повреждения окружающей ткани", — рассказывает соавтор работы профессор Джеймс Уэллс (James Wells).

Свой метод исследователи опробовали на плодовых мухах (дрозофилах). Это модельные организмы, на которых очень удобно изучать многие процессы, характерные для других животных и человека. Кроме того, свет может проникать в эмбрионы плодовой мухи, что расширяет возможности исследований.
В ходе экспериментов команда смоделировала экспрессию гена, отвечающего за производство белка Caspase-LOV в моторных нейронах дрозофил. Под воздействием света эти клетки погибли, что повлияло на способность мух двигаться.
Аналогичным образом учёные выборочно удалили определённые клетки в сетчатке, подвергнув сложные по строению глаза насекомых воздействию света.
Авторы поясняют, что продолжительность этого светового воздействия напрямую связана с масштабом гибели клеток.
Caspase-LOV также может стать мощным и эффективным инструментом для изучения механизмов нейродегенерации, которые происходят в организме человека при болезнях Альцгеймера и Паркинсона. В ходе этих болезней отмирают некоторые клетки. Новый подход позволит смоделировать происходящие процессы, а значит, быстрее найти эффективный способ лечения.
Специалисты планируют в дальнейшем проверить действенность метода на других организмах – для начала на мышах. Для этого будет использоваться волоконная оптика (чтобы доставить свет в нужную часть их тел).
Научная статья с описанием нового инструмента для уничтожения клеток опубликована в издании Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Добавим, что ранее исследователи представили технологию, позволяющую собирать и разбирать белки по команде.
Тем временем неврологи научились управлять мышцами с помощью света. Более того, свет лазера также предложили использовать для лечения зубов.
Читайте также
Чем отличается «сухой» биолог от «мокрого»? Подборка научных мемов
Чем отличается «сухой» биолог от «мокрого»? Подборка научных мемов
Пифагор в ярости, домашнее животное тарантула, отличие «сухого» биолога от «мокрого»
«Миллиард вакцин за год никто не производил»: основные вызовы в борьбе с COVID-19
«Миллиард вакцин за год никто не производил»: основные вызовы в борьбе с COVID-19
«Мы все в автобусе, который завис над пропастью. Все восемь миллиардов внутри».
Марсианская гонка: страны-участницы и что они запускают
Марсианская гонка: страны-участницы и что они запускают
Такой конкуренции на марсианском направлении еще не было