Implan kecil untuk sel fungsional in vivo

The brain may be able to repair itself -- with help | Jocelyne Bloch (Juni 2019).

Anonim

Untuk pertama kalinya, tim interdisipliner dari University of Basel telah berhasil mengintegrasikan organel buatan ke dalam sel embrio ikan zebra hidup. Pendekatan inovatif ini menggunakan organel buatan sebagai implan seluler menawarkan potensi baru dalam mengobati berbagai penyakit, seperti yang dilaporkan penulis dalam sebuah artikel yang diterbitkan di Nature Communications.

Dalam sel-sel organisme yang lebih tinggi, organel seperti nukleus atau mitokondria melakukan berbagai fungsi kompleks yang diperlukan untuk kehidupan. Dalam jaringan Swiss Nanoscience Institute dan NCCR "Molecular Systems Engineering", kelompok yang dipimpin oleh Profesor Cornelia Palivan dari Departemen Kimia di Universitas Basel bekerja untuk menghasilkan organel-organel semacam ini di laboratorium, untuk memperkenalkan mereka ke dalam sel, dan untuk mengendalikan aktivitas mereka sebagai tanggapan terhadap keberadaan faktor eksternal (misalnya perubahan nilai pH atau kondisi reduktif).

Implan sel ini dapat, misalnya, membawa enzim yang dapat mengubah bahan farmasi menjadi zat aktif dan melepaskannya "sesuai permintaan" dalam kondisi tertentu. Mengadministrasikan obat dengan cara ini dapat sangat mengurangi jumlah yang digunakan dan efek sampingnya. Ini akan memungkinkan pengobatan untuk diserahkan hanya bila diperlukan oleh perubahan yang terkait dengan kondisi patologis (misalnya, tumor).

Kapsul kecil dengan muatan enzimatik

Organel buatan didasarkan pada kapsul kecil yang terbentuk secara spontan dalam larutan dari polimer dan dapat melampirkan berbagai makromolekul seperti enzim. Organel buatan yang disajikan di sini mengandung enzim peroksidase yang hanya mulai bertindak ketika molekul spesifik menembus dinding kapsul dan mendukung reaksi enzimatik.

Untuk mengontrol bagian substansi, para peneliti memasukkan protein membran alami yang dimodifikasi secara kimia ke dalam dinding kapsul. Ini bertindak sebagai gerbang yang terbuka sesuai dengan konsentrasi glutathione di dalam sel.

Pada nilai glutathione rendah, pori-pori protein membran "tertutup" - yaitu, tidak ada zat yang bisa lewat. Jika konsentrasi glutathione naik di atas ambang tertentu, gerbang protein terbuka dan zat dari luar dapat melewati pori ke dalam rongga kapsul. Di sana, mereka diubah oleh enzim di dalam dan produk dari reaksi dapat meninggalkan kapsul melalui gerbang terbuka.

Juga efektif dalam organisme hidup

Bekerja sama dengan kelompok yang dipimpin oleh Profesor Jörg Huwyler dari Departemen Ilmu Farmasi di Universitas Basel, organel buatan juga telah dipelajari secara in vivo. "Kami sekarang telah mampu mengintegrasikan organel buatan yang dapat dikontrol ini ke dalam sel-sel organisme hidup untuk pertama kalinya, " kata Cornelia Palivan.

Para peneliti memilih embrio ikan zebra karena tubuh transparan mereka memungkinkan pelacakan yang sangat baik dari implan seluler di bawah mikroskop ketika mereka ditandai dengan pewarna fluorescent.

Setelah organel buatan disuntikkan, mereka "dimakan" oleh makrofag dan karena itu masuk ke organisme. Para peneliti kemudian dapat menunjukkan bahwa enzim peroksidase yang terperangkap di dalam organel buatan diaktifkan ketika hidrogen peroksida yang dihasilkan oleh makrofag masuk melalui gerbang protein.

"Dalam penelitian ini, kami menunjukkan bahwa organel buatan, yang terinspirasi oleh alam, terus bekerja sebagaimana dimaksud dalam organisme hidup, dan bahwa gerbang protein yang kita gabungkan tidak hanya bekerja dalam kultur sel tetapi juga in vivo, " komentar Toma Einfalt, penulis pertama artikel dan lulusan Sekolah PhD dari Institut Nanoscience Swiss. Ide menggunakan organel buatan sebagai sel implant dengan potensi untuk menghasilkan senyawa farmasi aktif, misalnya, membuka perspektif baru untuk terapi protein berorientasi pasien.

menu
menu