Изменение поведения клеток при сжатии.
Если бы мы могли заставить клетки подчиняться нашим указаниям, они, выполняя их, стали бы вырабатывать инсулин, атаковать опухоли и делать массу других полезных вещей. Но изменить поведение клетки не так просто. Существующие методы предполагают введение в нее различных векторов, в частности вирусов, которые должны для этого пройти сквозь клеточную мембрану, нанеся ей необратимые повреждения.
В 2009 г. исследователи из Массачусетского технологического института решили проблему, и произошло это случайно. Им нужно было ввести в клетку макромолекулы и наночастицы, для чего они использовали микроскопическое водное ружье. Целью экспериментов было изменение поведения клетки без потери жизнеспособности. Инженер-химик Армон Шареи (Armon Sharei) обратил внимание на то, что некоторые из обстреливаемых водой клеток деформируются на короткое время и тогда в них свободно проходят посторонние вещества. «Обнаружилось, что если клетку достаточно быстро сжать, то в ее мембране возникают временные разрывы, — говорит Шареи. — Однако водное ружье — слишком грубый инструмент. Нужно было найти более тонкий способ делать то же самое».
При содействии Клавса Йенсена (Klavs F.Jensen), одного из основоположников новой области науки под названием «ми- крофлюидика», и пионера биотехнологии Роберта Ангера (Robert S. Langer) Шареи сконструировал микрочип из стекла и кремния с вытравленными в нем каналами, через которые продавливается клеточная масса. К концу каналы сужаются до размеров, меньших диаметра клетки. Под действием давления последние деформируются, и в их мембране образуются поры — очень узкие, но пропускающие различные вещества: белки, нуклеиновые кислоты и даже углеродные нанотрубки. Метод пригоден для деформации стволовых и иммунных клеток, слишком хрупких, чтобы манипулировать ими другими способами. «Поразительно, как много разных клеток можно деформировать этим методом», — говорит Шареи. Руководимая им группа сконструировала уже 16 разных чипов с каналами, предназначенными для обработки различных клеток. Еще больше чипов находится на стадии разработки. Создано также устройство, которое позволяет пропускать через каналы до 500 тыс. клеток в секунду. Предпринимаются усилия по коммерциализации новой технологии. Появилась фирма SQZBiotech; ученые из Великобритании, Франции, Германии и Голландии готовы использовать ее продукцию.