Мягкие биороботы могут починить живые клетки

Пористые металло-органические структуры (MOF). Иллюстрации Physorg

Еще три года назад появилось революционное изобретение – искусственная поджелудочная железа. В США она уже одобрена к использованию в лечебной практике. За прошедшие годы миниатюризации подверглись и другие устройства, приближающиеся по своим размерам к клеточным (средняя живая клетка имеет характерный размер не более 10 микрон), а то и еще меньше.

В Кембридже предложили использовать для воздействия на аномальные клетки пористые металло‑органические структуры (MOF). Первый компонент таких структур‑кластеров – это ионные или металлические «зерна», которые связаны между собой органикой. За последние 20 лет было синтезировано около 100 тыс. различных MOF, применяемых для улавливания газов и работы газоселективных мембран, а также для химического катализа. Естественными MOF являются цеолиты и активированный уголь.

С точки зрения биоинженерии, преимуществом этих конструктов является наличие внутри них полости и регулируемая пористость. В Кембридже сделали поистине революционный шаг, соединив MOF‑технологию с использованием РНК‑интерференции. Это латинское выражение, используемое в оптике, взяли на вооружение молекулярные биологи, открывшие явление «вмешательства» небольших цепочек РНК в активность генов. Так биология получила удобный и дешевый способ генрегуляции, а вернее, выключения передачи информации о синтезе того или иного функционального протеина клеток.

Биоробот с зеленым нейроном и красной мышцей.

На фоне этого сообщения был показан мягкий нейромышечный робот, нейрон которого оптогенетически стимулируется лазерным лучом. Новый биоробот подобен головастику с длинным хвостом, головка которого после освещения нейрона подает команду на миниатюрную мышцу (фрагмент мышечной ткани). Нервный импульс вызывает обратимый «паралич», в результате чего спаренный хвост раздваивается, две его ручки расходятся в стороны и после выключения света могут захватывать клетку или что‑то другое для анализа. Характеристика компонентов, из которых осуществляется самосборка робота и сам процесс, приведены в журнале «Труды АН США» (PNAS).

Авторы этой работы подчеркивают, что разного рода расстройства и заболевания, конечно же, развиваются в результате нарушений в геноме. Но не следует забывать, что геном представляет собой химическую сущность, которая реализуется на клеточном уровне. И лечить после этого приходится клетки, поскольку генетическое редактирование пока – недостижимая цель. С помощью же биороботов врачи и ученые получат доступ к отдельным клеткам тканей и органов, в которых зачастую перемешаны и находятся в тесном соседстве здоровые и больные клетки.